Кіріспе
Эукариоттарда РНК полимераза 1 (әрі Pol I деп те аталады) – жоғары эукариоттарда тек рибосомалық РНК-ны (бірақ 5S рРНК-ны емес, оны РНК полимераза III синтездейді) транскрипциялайтын фермент. Бұл РНК түрі жасушада синтезделген барлық РНК-ның 50%-дан астамын құрайды.
RNA polymerase 1 (also known as Pol I) is, in higher eukaryotes, the polymerase that only transcribes ribosomal RNA (but not 5S rRNA, which is synthesized by RNA polymerase III), a type of RNA that accounts for over 50% of the total RNA synthesized in a cell.
Құрылымы мен қызметі
Pol I – 590 кДa фермент, ол 14 ақуыздық суббірліктерден (полипептидтерден) тұрады, ал оның ашытқы Saccharomyces cerevisiae-дегі кристалдық құрылымы 2013 жылы 2,8 Å ажыратыммен анықталды. Оның он екі суббірлігі РНК полимераза II (Pol II) және РНК полимераза III (Pol III) құрамындағы ұқсас немесе байланысты аналогтарға ие. Қалған екі суббірлік Pol II басталу факторларымен байланысты және Pol III-де құрылымдық гомологтары бар. Рибосомалық ДНҚ транскрипциясы нуклеольге шектеледі, онда 42,9 кб рДНҚ генінің шамамен 400 көшірмесі бар, олар нуклеоль ұйымдастырушы аймақтарында тандемдік қайталаулар түрінде орналасқан. Әрбір көшірмеде 18S, 5.8S және 28S РНК молекулаларын кодтайтын ~13,3 кб тізбек бар, ол екі ішкі транскрипцияланған аралық – ITS1 және ITS2 арасында орналасқан, ал жоғары жағында 5' сыртқы транскрипцияланған аралық және төмен жағында 3' сыртқы транскрипцияланған аралықпен шектеледі. Бұл компоненттер бірге транскрипцияланып 45S пре-рРНК-ны құрайды. 45S пре-рРНК кейін C/D және H/ACA жәшіктері бар snoРНК-лармен транскрипциядан кейін процестеліп, екі аралықты жояды және күрделі қадамдар сериясы арқылы үш рРНК-ға айналады. 5S рибосомалық РНК Pol III арқылы транскрипцияланады. Pol I транскрипциясының қарапайымдылығына байланысты ол ең жылдам полимераза болып табылады және экспоненциалды өсетін жасушаларда жасушалық транскрипция деңгейінің 60%-ға дейін үлес қосады. Saccharomyces cerevisiae-де 5S rDNA ерекшелігі рДНҚ қайталануының ішінде орналасқандығында. Ол транскрипцияланбаған NTS1 және NTS2 аралықтарымен шектеледі және қалған рДНҚ-дан бөлек Pol III арқылы кері бағытта транскрипцияланады. РРНК синтезін және Pol I-мен катализделген транскрипцияны дұрыс реттеуді қамтамасыз ететін екі ерекше механизм анықталды. Транскрипцияға қолжетімді рДНҚ гендерінің көп санына (бірнеше жүз) байланысты, бірінші механизм белгілі бір уақытта транскрипцияланатын гендердің санын реттеуді қамтиды. Сүтқоректілердің жасушаларында белсенді рДНҚ гендерінің саны жасуша типіне және дифференциация деңгейіне байланысты өзгереді. Жалпы алғанда, жасуша дифференциациялану деңгейі жоғарылаған сайын, оның өсу қажеттілігі төмендейді, сондықтан рРНК синтезі және транскрипцияланатын рДНҚ гендерінің саны азаяды. РРНК синтезі стимулдалғанда SL1 (селективті фактор 1) бұрын үнсіз болған рДНҚ гендерінің промоторларына байланысып, Pol I байланысатын және рРНК транскрипциясын бастайтын преинициациялық кешенді тартады. РРНК транскрипциясындағы өзгерістер транскрипция жылдамдығының өзгеруі арқылы да жүзеге асуы мүмкін. Pol I транскрипция жылдамдығын қалай арттыратынының нақты механизмі әлі белгісіз болса да, деректер рРНК синтезінің белсенді транскрипцияланатын рДНҚ санының өзгеруіне байланысты артуы немесе азаюы мүмкін екенін көрсетеді.
Іске қосу
Pol I промоторда TATA қорабын қажет етпейді, оның орнына -200 және -107 аралығында орналасқан жоғары ағыстағы басқару элементіне (UCE) және -45 және +20 аралығында орналасқан негізгі элементке тәуелді болады. Димерлі эукариоттық жоғары ағыстағы байланысу факторы (UBF) UCE және негізгі элементке байланысады. UBF адамдарда SL1 (немесе егешқұйрықта TIF IB) деп аталатын, TATA байланыстырушы ақуыз (TBP) және үш TBP байланысты фактордан (TAF) тұратын ақуыз кешенін тартады және байланыстырады. UBF димері жоғары жылдамдықты топтық қораптарды (HMG қораптары) қамтиды, олар ағыс жоғары аймағына иілділік енгізеді, соның арқасында UCE және негізгі элементтер арасында байланыс орнатуға мүмкіндік туады. RRN3/TIF IA фосфорилденеді және Pol I-ге байланысады. Pol I RRN3/TIF IA арқылы UBF/SL1 кешеніне байланысады және транскрипция басталады. Бұл процестің әртүрлі организмдерде өзгеше болатынын ескеріңіз.
Pol I binds to the UBF/SL1 complex via RRN3/TIF IA, and transcription starts. Note that this process is variable in different organisms.