RNA-Polymerase

Als RNA-Polymerasen bezeichnet man Enzyme, die die Synthese von Ribonucleinsäure-Molekülen (RNA) an der DNA oder an der RNA durch Transkription katalysieren.

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Bei Prokaryonten gibt es nur eine Form der RNA-Polymerase.

Bei Eukaryoten unterscheidet man drei Formen der RNA-Polymerase:

1. die RNA-Polymerase I, die die Bildung von rRNA als prä-rRNA (45S wird prozessiert zu 18S; 5.8S; 28S) und manche snRNAs (small nuclear RNA) im Nucleolus katalysiert,
2. die RNA-Polymerase II, die die Bildung der meisten mRNA katalysiert, und
3. die RNA-Polymerase III, die die Bildung von tRNA, 7SL-RNA und 5S rRNA katalysiert.

Diese RNA-Polymerasen sind DNA-abhängig.

Die RNA-Polymerase II und III werden durch alpha-Amanitin gehemmt.

Die RNA-Polymerasen sind sehr komplex zusammengesetzt. Bei der Hefe sind zehn verschiedene Polypeptid-Ketten, deren Molekularmasse zwischen 7.700 und 140.000 Dalton liegen, Magnesium, Zink und zwei DNA-Ketten beteiligt. Insgesamt besteht diese RNA-Polymerase aus über 28.000 Atomen.

RNA-Polymerasen verfügen über einen einfachen Mechanismus zur Fehlererkennung: Wenn sich an eine Base der DNA ein unpassendes RNA-Nucleotid anlagert, so verbleibt die RNA-Polymerase länger an der entsprechenden DNA-Stelle. Dadurch wächst die Wahrscheinlichkeit, dass sich das falsche RNA-Nucleotid wieder von der DNA entfernt. Insgesamt wird durch diesen Mechanismus eine Genauigkeit von einem Fehler auf 10.000 Basenpaarungen erreicht. Dies entspricht etwa einem Fehler pro synthetisiertem RNA-Molekül. Die RNA-Synthese erfolgt in 5' - 3' Richtung.

Damit entspricht das 5'-Ende der mRNA dem N-terminalen Ende des neu entstehenden Proteins bei der Translation. Entsprechendes gilt für das 3'-Ende und dem C-Terminus. Somit wird die ursprüngliche DNA-Sequenz von der 3'-Richtung in die 5'-Richtung in das Protein (N-terminal -> C-terminal) übersetzt.

RNA-Polymerasen benötigen keinen Primer. Bei E. coli wird der RNA-Strang durch die RNA-Polymerase mit einer Rate von ca. 50 Nukleotiden pro Sekunde (17nm/s) vergrößert.

Für die Aufklärung des Mechanismus der Transkription (Umschreibung der DNA zur RNA) mittels der RNA-Polymerase erhielt im Herbst 2006 der US-amerikanische Chemiker Roger D. Kornberg von der Universität Stanford den Nobelpreis für Chemie.

Siehe auch: Genetik - genetischer Code - Proteinbiosynthese - Transkription