תוֹכֶן
חומצה ריבונוקליאית, או RNA, ממלאת מספר תפקידים חיוניים בחיי התא. זה פועל כשליח, ומעביר את הקוד הגנטי מחומצה deoxyribonucleic, או DNA, למכונות לסינתוז החלבון של התא. RNA ריבוזומלי מצטרף לחלבונים ליצירת ריבוזומים, מפעלי החלבון של התא. העברת RNA מעבירה חומצות אמינו לגדילי חלבון גדלים כאשר ריבוזומים מתרגמים RNA שליח. צורות אחרות של RNA מסייעות לשלוט בפעילות התאים. האנזים RNA פולימראז, או RNAP, שיש לו כמה צורות, אחראי להארכת שרשרת ה- RNA במהלך שעתוק ה- DNA.
מבנה פולימראז RNA
בתאים אוקריוטיים - כלומר, תאים עם גרעינים מאורגנים - הסוגים השונים של RNAP מסומנים I עד V. לכל אחד מהם מבנה מעט שונה וכל אחד מהם יוצר קבוצה שונה של RNA. לדוגמה, RNAP II אחראי ליצירת RNA Messenger, או mRNA. לתאים פרוקריוטיים (שאין להם גרעינים מאורגנים) סוג RNAP אחד. האנזים מורכב מכמה יחידות משנה חלבון המבצעות פונקציות שונות במהלך התמלול. אתר פעיל המכיל אטום מגנזיום הוא המיקום בתוך האנזים בו מתארך RNA. האתר הפעיל מוסיף קבוצות סוכר-פוספט לחוט ה- RNA הגדל ומצמיד בסיסי נוקליאוטידים על פי כללי התאמת הבסיס.
זיווג בסיס
DNA הוא מולקולה ארוכה עם עמוד שדרה המורכב מיחידות סוכר ופוספט לסירוגין. אחד מארבעה בסיסי נוקליאוטידים - מולקולות חד-או כפולות טבעתיות המכילות חנקן - תלוי מכל יחידת סוכר. ארבעת בסיסי ה- DNA מסומנים בתווית A, T, C ו- G. רצף זוגות הבסיס לאורך מולקולת ה- DNA מכתיב את רצף חומצות האמינו בחלבונים המסונתזים על ידי התא. ה- DNA קיים בדרך כלל כסליל כפול בו הבסיסים של שני גדילים נקשרים זה לזה על פי כללי התייחסות הבסיס: בסיסי A ו- T יוצרים קבוצה אחת של זוגות, ואילו C ו- G מהווים את הקבוצה השנייה. RNA היא מולקולה קשורה, חד-גדילית, השומרת על אותם כללי זיווג בסיס במהלך שעתוק DNA, למעט החלפת בסיס U ל- T ב- RNA.
חניכת שעתוק
גורמי התחלת חלבונים חייבים ליצור קומפלקס עם מולקולה של פולימראז RNA לפני שתתחיל השעתוק. גורמים אלה מאפשרים לאנזים להיקשר לאזורי מקדם - נקודות התקשרות ליחידות שעתוק שונות - על גדיל DNA. יחידות תמלול הינן רצפים של גן אחד או יותר, שהם החלקים המפרטים חלבון של גדיל DNA. מתחם הפולימראז של RNA יוצר בועת תמלול על ידי ביטול רוכסן של חלק מהליל הכפול של ה- DNA בתחילת יחידת השעתוק. קומפלקס האנזים מתחיל בהרכבת RNA על ידי קריאת גדיל התבנית ה- DNA בסיס אחד בכל פעם.
התארכות והפסקה
קומפלקס ה- RNA הפולימראז עשוי לגרום להתחלות שווא רבות לפני תחילת התארכות. בהתחלה שגויה, האנזים מתמלל כעשרה בסיסים ואז מבטל את התהליך מחדש. התארכות יכולה להתחיל רק כאשר ה- RNAP משחרר את גורמי החלבון המתחילים העוגנים אותו לאיזור מקדם ה- DNA. לאחר התארכות, האנזים מגייס גורמי התארכות כדי לעזור להעביר את בועת התמלול לאורך גדיל ה- DNA. מולקולת ה- RNAP הנע מאריך את גדיל ה- RNA החדש על ידי הוספת יחידות סוכר-פוספט ובסיסי נוקלאוטידים המשלימים את הבסיסים בתבנית ה- DNA. אם ה- RNAP מגלה בסיס לא מזוהה, הוא יכול לנקוס ולעצב מחדש את קטע ה- RNA השגוי. התעתיק מסתיים כאשר האנזים קורא רצף עצירה בתבנית ה- DNA. עם סיום, האנזים RNAP משחרר את תעתיק ה- RNA, את גורמי החלבון ואת תבנית ה- DNA.