Das RNA-Wachstum geht in die Richtung von 5' - bis 3' - Ende entlang der Matrixkette, die in die Richtung von 3' ->5' ausgerichtet ist, d.h. antiparallel. Trotz der prozessualen Natur der Dehnung ist ihre Geschwindigkeit entlang der Matrix nicht konstant. An einigen Stellen stoppt das Enzym; hier kann die einkettige DNA oder die RNA selbst intra-chain-Duplexe bilden, die die Polymerasepromotion stören. Solche Pausen können unter Umständen zu einer vorzeitigen Beendigung der Transkription führen. Wie wir bald sehen werden, sind die Signale für die normale Terminierung und Trennung von synthetisierter RNA und Polymerase aus der Matrix die speziellen Strukturen von RNA - Stollen.
Der Mechanismus der unidirektionalen Bewegung der RNA-Polymerase entlang der Matrix-DNA bleibt unklar. Wir wissen noch nicht, wie das DNA-Duplex während der DNA-Duplex-Transkription gewebt und wieder verwoben wird und warum die Gewinnung dieses Duplexes vorteilhafter ist als die Bildung des DNA-RNA-Duplexes. Es kann nur festgestellt werden, dass, da die RNA-Polymerase allein alle diese Funktionen in vitro erfüllt, auch bei kovalent geschlossenem Ring.
Studien mit RNA-Polymerase-Inhibitor-Medikamenten und Enzymen, deren Untereinheiten durch Mutation verändert wurden, haben die Rolle der Korsub-Einheiten etwas verdeutlicht. In der Untereinheit wird man wahrscheinlich an der Bindung von Ribonukleosidtriphosphaten bei Initiations- und Dehnungsreaktionen teilnehmen. Der a- und v'-Einheiten-Komplex ist an der unspezifischen Bindung an die DNA und an der spezifischen Interaktion der Holoferment mit Promotoren beteiligt, d.h. an Stellen, die die Initiation der Transkription bestimmen. Im Vergleich zu allen anderen Submatrix-DNAs sind anscheinend alle Geheimnisse in diesem Enzym selbst verborgen. Zum Vergleich: DnA-Polymerasen sind nicht in der Lage, die Synthese neuer de novo-Ketten zu initiieren, und Helixase und Topoisomerase sind an den Prozessen der Ungebrochenheit und Duplexreduktion bei der Replikation von zweikettigem DnA beteiligt.
DnA-abhängige rnA-Polymerasen
In Prokaryoten wird die Synthese aller Arten von RNA-mRNA, rRNA und tRNA sowie speziellerer RNAs, die an der RNA-Verarbeitung beteiligt sind, durch eine einzige DNA-abhängige RNA-Polymerase katalysiert. Bakterielle RNA-Polymerasen sind komplexe Proteine, die aus mehreren verschiedenen Untereinheiten bestehen. Das am meisten untersuchte Enzym, das Holoenzym der E. coli rnA Polymerase, enthält fünf verschiedene Polypeptiduntereinheiten: zwei A-Ketten, eine V- und eine V-Kette sowie eine A- und Süd-Kette. Die alternative Form des Enzyms, die mit der ersten Form des Enzyms, der Rinde, koexistiert, ist frei von einer Untereinheit.
Die Rolle einer Untereinheit wurde von Holoferment Einheiten untersucht. Das Enzym ohne Untereinheit katalysiert die meisten der für die Transkription der DNA mit der Bildung von rnA notwendigen Reaktionen, nämlich das komplementäre Kopieren der Matrixkette, die Bildung von Phosphodiesterbindungen und die Beendigung der rnA-Kette. Sie kann jedoch keine RNA-Synthese am richtigen Ort initiieren, da sie Promotorstellen nicht erkennen kann. Die präzise Bindung und Initiierung in Promotoren erfolgt erst nach Zugabe einer Untereinheit zum Enzym und Bildung eines Holoenzyms. Dieses Verhalten lässt sich zum Beispiel dadurch erklären, dass das Cor-Enzym sehr stark, aber unspezifisch an die DNA gebunden ist und sich daher selten am Standort des Promotors befindet. Im Gegenteil, das Holoenzym bindet unsolide an unspezifische DNA-Regionen und bindet konsequent an verschiedene DNA-Regionen, um den Promotor zu finden und bindet fest daran. Nach der Bildung der ersten paar Phosphodiesterbindungen wird die a-Untereinheit vom Initiierungskomplex getrennt und die weitere Transkription erfolgt mittels Corferment. Die Transkription läuft ununterbrochen weiter, bis das Enzym den Ort der Transkriptionsterminierung erreicht. Somit stellt die Untereinheit eine effektive Bindung der Holoferment an den Promotor sicher und schaltet beim Ablösen der Polymerase auf Verlängerung um. Die A-Untereinheit kann die Initiation wieder anregen, indem sie sich spezifisch an ein anderes RNA-Polymerase-Molekül bindet.
Es gibt Hinweise darauf, dass sich die Fähigkeit der RNA-Polymerase, den Promotor zu erkennen, ändern kann, wenn sie an verschiedene a-Untereinheiten gebunden ist. So werden beispielsweise nach einer Infektion mit Bacillus subtilis mit bestimmten Bakteriophagen oder in frühen Stadien der Spo-rulation verschiedene a-Untereinheiten exprimiert, so dass sich die Reihenfolge der Transkription von zellulären und viralen Genen ändert. Ob die RNA-Polymerase anderer Prokaryonten verschiedene a-Untereinheiten zur Regulation der Promotorspezifität verwendet, ist noch nicht bekannt.
Nicht alle Prokaryote rnA-Polymerasen sind Mehrkomponentenenzyme. RNA-Polymerasen, die von T3 und T7 E. coli-Bakteriophagen kodiert werden, sind einzelne, mittellange Polypeptidketten. Diese Enzyme sind sehr spezifisch für Promotorstellen, die für die Transkription eines bestimmten Satzes viraler Gene verwendet werden. Solche "vereinfachten" Enzyme besitzen alle Aktivitäten von RNA-Polymerasen mit mehreren Untereinheiten. Sie katalysieren die Synthese von RNA auf DNA-Matrizen und führen den korrekten Abschluss von RNA-Ketten durch.
Fortsetzung folgt..