อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ไบยังการนำทาง ไปยังการค้นหา

อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส (อังกฤษ: RNA polymerase) หรือใช้ตัวย่อว่า RNAP เป็นเอนไซม์ที่ช่วยเร่งปฏิกิริยาการสังเคราะห์ RNA จากสาย DNA แม่แบบ ในกระบวนการถอดรหัส (transcription)

การเปรียบเทียบกับดีเอ็นเอพอลิเมอเรส[แก้]

อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส (RNAP) ทำหน้าที่คล้ายคลึงกับดีเอ็นเอพอลิเมอเรส (DNA polymerase หรือย่อว่า DNAP) ซึ่งทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาการสังเคราะห์สาย DNA อันเป็นปฏิกิริยาเคมีประเภทเดียวกันกับการสังเคราะห์สาย RNA อย่างไรก็ตาม เอนไซม์ 2 ชนิดนี้มีข้อแตกต่างที่สำคัญอยู่ดังต่อไปนี้

  • RNA polymerase เร่งปฏิกิริยาการสร้างพันธะกันของไรโบนิวคลีโอไทด์ (ribonucleotide) ซึ่งเป็นหน่วยย่อย (monomer) ของ RNA ส่วน DNAP นั้นจะเร่งปฏิกิริยาการสร้างพันธะกันของดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ (deoxyribonucleotide) ซึ่งเป็นหน่วยย่อยของ DNA ทั้งนี้ หน่วยย่อยของ RNA และ DNA แตกต่างกันที่ชนิดของน้ำตาลเพนโทส (คือน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวที่ประกอบไปด้วยธาตุคาร์บอนจำนวน 5 อะตอม) ที่เป็นองค์ประกอบ สำหรับ RNA เป็นน้ำตาลไรโบส ส่วน DNA เป็นน้ำตาลดีออกซีไรโบส
  • RNAP สามารถเริ่มทำงานได้โดยไม่ต้องอาศัยไพรเมอร์ (primer) ในขณะที่ DNAP ต้องอาศัยไพรเมอร์ในการเชื่อมต่อนิวคลีโอไทด์โมเลกุลแรกสุด

การทำงานโดยทั่วไป[แก้]

ในกระบวนการถอดรหัสนั้น เอนไซม์ RNAP จะช่วยสังเคราะห์สาย RNA โดยอาศัยสาย DNA เป็นแม่แบบ โดยเริ่มต้นจาก RNAP จะจับเข้ากับสาย DNA ณ ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งแบบหลวมๆ หลังจากนั้นเอนไซม์นี้จะเคลื่อนที่ไปตามสาย DNA เมื่อตรวจพบตำแหน่งบนสายที่เรียกว่าโปรโมเตอร์ (promoter) เอนไซม์ RNAP จะยึดตัวแน่นเข้ากับสาย DNA และคลายเกลียวของ DNA เฉพาะบริเวณนั้นออกจากกันเป็น DNA สายเดี่ยว 2 สาย ทั้งนี้เพื่อให้เบสของแต่ละสายที่จับกันด้วยพันธะไฮโดรเจนแยกออกจากกัน หลังจากนั้น RNAP จะเลือกสายใดสายหนึ่งเป็นสายต้นแบบ (template strand) เพื่อเริ่มต้นทำการสังเคราะห์สาย RNA

ในการสังเคราะห์สาย RNA เอนไซม์ RNAP จะค่อยๆ เคลื่อนไปบน DNA สายต้นพร้อมกับคลายเกลียวสาย DNA ไปด้วย ระหว่างนั้น RNAP จะนำไรโบนิวคลีโอไทด์ที่มีเบสที่เข้าคู่กับเบสบนหน่วยย่อยของ DNA สายต้นแบบเข้ามาเชื่อมต่อกันทีละโมเลกุลจนเป็นสาย RNA (ส่วนสาย DNA บริเวณที่ RNAP เคลื่อนที่ผ่านไปแล้วจะกลับมาเป็นเกลียวคู่ตามเดิม) เมื่อ RNAP เคลื่อนไปถึงบริเวณของสาย DNA ที่เรียกว่า เทอร์มิเนเตอร์ (terminator) การสังเคราะห์จะหยุดลง เอนไซม์ RNAP จะแยกตัวออกจากสาย DNA ส่วนสาย RNA ที่สังเคราะห์ได้จะหลุดออกมา

ในโพรแคริโอต[แก้]

โมเลกุลของเอนไซม์ RNA polymerase ในเซลล์โพรแคริโอต หรือสิ่งมีชีวิตจำพวกแบคทีเรีย จะมีส่วนประกอบ (subunit) ที่เรียกว่า ซิกมาแฟกเตอร์ (sigma factor หรือเขียนแทนด้วยอักษรกรีกว่า σ factor) ทำหน้าที่ในการตรวจจับตำแหน่งของโปรโมเตอร์บนสาย DNA เมื่อตรวจพบแล้ว โมเลกุลของ RNAP จะยึดเข้ากับสาย DNA เพื่อเริ่มทำการถอดรหัส หลังจากนั้นซิกมาแฟกเตอร์จะหลุดออกไป ทั้งนี้ เอนไซม์ RNAP จะทำงานต่อไปจนเสร็จสิ้นการถอดรหัสที่ตำแหน่งเทอร์มิเนเตอร์ หลังจากนั้น RNAP จะปล่อยตัวออกจากสาย DNA และเข้าจับกับซิกมาแฟกเตอร์อิสระเพื่อที่จะได้สามารถเริ่มต้นทำการถอดรหัสได้อีกครั้ง

ในยูแคริโอต[แก้]

ขณะที่เซลล์แบคทีเรียมีเอนไซมื RNA polymerase เพียงชนิดเดียว ในเซลล์ยูแคริโอตนั้นมีถึง 3 ชนิด (ที่สำคัญ) ได้แก่ RNA polymerase I, RNA polymerase II และ RNA polymerase III โดยแต่ละชนิดนั้นทำหน้าที่ในการถอดรหัสยีนที่ต่างกัน

  • RNA polymerase I ถอดรหัสยีนที่จะสร้าง rRNA ทั่วไป
  • RNA polymerase II ถอดรหัสยีนส่วนใหญ่ รวมถึงยีนที่สร้างโปรตีน
  • RNA polymerase III ถอดรหัสยีนที่สร้าง tRNA และ 5S rRNA (เป็น rRNA ที่เป็นองค์ประกอบใน large subunit ของไรโบโซม ทั้งในเซลล์ยูแคริโอตและโพรแคริโอต)