Eucariotos de rna polimerase vs procariotas

Como o genoma humano é complexo e requer a produção de milhares de tipos diferentes de genes, enquanto nos procariontes há apenas um pequeno número de genes a serem produzidos, requer apenas uma RNA polimerase que é suficiente para isso.

Não tenho certeza de que haja uma resposta convincente para essa pergunta, pelo menos não com base em nosso conhecimento atual. Mas existem algumas observações que podemos fazer e cenários que podemos abordar.

Uma possibilidade é que os diferentes RNAPs tenham sido adquiridos em momentos diferentes na evolução das linhagens eucárias - que são evidências de mosaicismo e, portanto, a multiplicidade de polimerases é mais uma relíquia do que uma característica. A análise das seqüências gênicas e proteicas das polimerases exclui esse cenário - todas elas são descendentes de uma polimerase primordial comum e divergiram ao longo do tempo.

Assim, parece provável que a divergência e especialização das polimerases sirva a um propósito adaptativo, em vez de ser apenas um acidente congelado. Mas não está claro quais são essas vantagens. Como as Archaea realizam uma quantidade razoável de processamento de RNA e se dão bem com uma RNA polimerase de núcleo único, o processamento de RNA não parece ser uma força que impulsiona a evolução de polimerases divergentes.

Alguns processos transcricionais, principalmente a biogênese do ribossomo, que requer polI e polIII, estão localizados espacialmente e esse processo pode ser facilitado por polimerases especializadas. Múltiplas polimerases também podem facilitar o controle da expressão gênica através de alterações na metilação do DNA e na estrutura da cromatina.

O controle do ciclo celular também pode ser facilitado por várias polimerases - distúrbios na expressão de produtos polIII (principalmente tRNAs) têm sido associados à oncogênese.

Outro palpite é que várias polimerases fornecem algum nível de defesa contra vírus em geral, e retrovírus em particular. Mas não conheço nenhuma evidência para essa hipótese.

Então, aqui está - nós realmente não temos uma boa explicação para a presença de múltiplas polimerases nas células eucárias. Algumas coisas na biologia (muitas coisas, na verdade) ainda são um mistério.

Apesar

transcrição

procede pelos mesmos mecanismos fundamentais em todas as células, é consideravelmente mais complexo

células eucarióticas

do que em bactérias. Isso se reflete em duas diferenças distintas entre os sistemas procarióticos e eucarióticos. Primeiro, enquanto todos os genes são transcritos por um único

RNA polimerase

nas bactérias, as células eucarióticas contêm várias polimerases de RNA diferentes que transcrevem classes distintas de genes. Segundo, ao invés de vincular diretamente a

promotor

seqüências, as polimerases de RNA eucariótico precisam interagir com uma variedade de

proteínas

iniciar especificamente a transcrição. Essa complexidade aumentada da transcrição eucariótica facilita presumivelmente a sofisticada regulação da

gene

expressão necessária para direcionar as atividades de muitos tipos celulares diferentes de organismos multicelulares.

Vamos para:

RNA eucariótico polimerases

As células eucarióticas contêm três células nucleares distintas

RNA

polimerases que transcrevem diferentes classes de genes. Os genes codificadores de proteínas são transcritos por

RNA polimerase

II para produzir mRNAs; RNAs ribossômicos (rRNAs) e RNAs de transferência (tRNAs) são transcritos pelas RNA polimerases I e III. A RNA polimerase I é especificamente dedicada a

transcrição

das três maiores espécies de rRNAs, designadas 28S, 18S e 5.8S, de acordo com suas taxas de sedimentação durante a centrifugação em velocidade. A RNA polimerase III transcreve os genes para os tRNAs e para as menores espécies de RNA ribossômico (5S rRNA). Alguns dos pequenos RNAs envolvidos no transporte de proteínas e emendas (snRNAs e scRNAs) também são transcritos pela RNA polimerase III, enquanto outros são transcritos da polimerase II. Além disso, RNA polimerases separadas (que são semelhantes às RNA polimerases bacterianas) são encontradas em cloroplastos e

mitocôndria

, onde eles transcrevem especificamente os DNAs dessas organelas.

PROCARIOTICOS VS. TRANSCRIÇÃO EUCARIÓTICA

As polimerases bacterianas e eucarióticas, além de terem função semelhante, carregam muitos dos mesmos motivos estruturais e domínios de ligação semelhantes. As bactérias têm apenas uma única polimerase para cuidar de cada tarefa que a RNA polimerase possui. Onde, como eucariotos (Figura 1), existem três polimerases separadas, uma de acordo com cada tipo diferente de transcrito de RNA sintetizado.

Tipo de polimerase

produtos

Localização

RNA polimerase I

rRNA

nucléolo

RNA polimerase II

mRNA

nucleoplasma

RNA polimerase III

tRNA

nucleoplasma

Os eucariotos têm três polimerases distintas. Cada polimerase realiza a síntese de transcritos de RNA individuais. A localização de onde esta polimerase sintetiza seus transcritos muda de acordo com a demanda do produto.

Considerando que as polimerases de RNA de Bpol e pol II produzem uma unidade de produto de transcrição, ou aqui mRNA, que se estende da sequência promotora até a sequência de terminação no transcrito do DNA e tem subunidades semelhantes, é apropriado um exame mais aprofundado da ativação geral do processo de transcrição. Lembrando que todo o processo de transcrição pode ser dividido em três partes: Iniciação, Alongamento e Terminação, a comparação das duas polimerases pode ser considerada.

Olá...

A resposta está no nível de complexidade entre os dois tipos de células. Vamos primeiro falar sobre as células bacterianas, um organismo unicelular e onipresente que possui organização celular muito simples, sem compartimentos complexos e muitas vias bioquímicas para evitar sobrecarga em seu limitado maquinário bioquímico. A presença de uma RNA polimerase (universal) é uma vantagem, o que facilita a adaptação ao ambiente em constante mudança e pode continuar seus processos metabólicos sem nenhuma carga extra em seu mecanismo celular confinado. No entanto, se você observar atentamente a estrutura proteica da RNA polimerase bacteriana, encontrará as diferenças no fator sigma, uma parte importante da montagem da RNA polimerase (uma das quatro subunidades catalíticas) que reconhece sequências promotoras únicas de diferentes genes bacterianos. Curiosamente, vários fatores sigma distintos foram identificados e cada um deles supervisiona a transcrição de um conjunto único de genes. Os fatores sigma são, portanto, discriminatórios, pois cada um se liga a um conjunto distinto de sequências promotoras.

Um exemplo impressionante da especialização de fatores sigma para diferentes promotores de genes é fornecido por esporulação bacteriana na espécie Bacillus subtilis. Esta bactéria existe em dois estados: vegetativa (crescente) e esporulada. Os genes envolvidos na formação de esporos normalmente não são expressos durante o crescimento vegetativo. Notavelmente, a expressão de um gene que codifica um novo fator sigma ativa os primeiros genes para esporulação. A expressão subsequente de diferentes fatores sigma ativa novos conjuntos de genes necessários posteriormente no processo de esporulação. Cada um desses fatores sigma reconhece os promotores dos genes em seu grupo, não aqueles "vistos" por outros fatores sigma. Este exemplo simples ilustra como a transcrição pode ser regulada em cis e trans para causar alterações na função celular. Portanto, enquanto as bactérias realizam a transcrição de todos os genes usando um único tipo de RNA polimerase, o uso de diferentes subunidades de fator sigma fornece um nível extra de controle.

As células eucarióticas são mais complexas que as bactérias de várias maneiras, inclusive em termos de transcrição. Especificamente, nos eucariotos, a transcrição é alcançada por três tipos diferentes de RNA polimerase (RNA pol I-III). Essas polimerases diferem no número e tipo de subunidades que contêm, bem como na classe de RNAs que transcrevem; isto é, o RNA pol I transcreve RNAs ribossômicos (rRNAs), o RNA pol II transcreve RNAs que se tornarão RNAs mensageiros (mRNAs) e também pequenos RNAs reguladores, e o RNA pol III transcreve RNAs pequenos, como RNAs de transferência (tRNAs).

Fonte-

Nature Publishing Group: revistas científicas, trabalhos e informações

Espero que ajude.