RNA polümeraas II

RNA polümeraas II (RNAP II, Pol II) ehk DNA-sõltuv RNA polümeraas II on RNA sünteesi katalüüsiv valgukompleks. RNAP II on üks kolmest eukarüootsete rakkude RNA polümeraasist ning on neist uurituim tüüp.
Avastamine.
2006. aastal sai Roger Kornberg Nobeli keemiaauhinna esmakordse eukarüootse RNA polümeraas II aatomitasemel kirjeldamise eest. Kornberg tegi kindlaks, et DNA transkribeerib mRNAks just RNAP II koos paljude teiste valkude abiga. Kornberg uuris pärmi, mis on eukarüootse raku mudelorganism, ning selle RNAP II ja tegi kindlaks selle rolli transkriptsioonil. Lisaks koostas ta kolmedimensioonilised pildid kasutades selleks röntgenkristallograafiat.
Funktsioon.
RNAP II katalüüsib enamiku informatsiooni-RNA ehk mRNA prekursorite sünteesi, vähemal määral ka snoRNA, piRNA, miRNA, snRNA ja pikkade mittekedeerivate RNAde sünteesi, kasutades maatritsina ühte DNA ahelat. RNAP II vastutab seega enamiku geenide transkriptsiooni eest. RNAP II on üksinda võimeline DNA lahti harutama, RNAd sünteesima ning DNA ahelad tagasi kokku panema. Üldised trankskriptsioonifaktrid – TFIID, TFIIB, TFIIF, TFIIE ja TFIIH – on aga absoluutselt vajalikud, et RNAP II tunneks ära promootorala ning et toimuks transkriptsiooni initsiatsioon.
Suur valgukompleks nimega mediaator ("mediator") on ülioluline trankskriptsiooni toimumiseks. Mediaator seondub otse aktivaator- ("activator") ja "enchancer"-valkudega ning RNAP II ja üldiste transkriptsioonifaktoritega promootoralal, et stimuleerida transkriptsiooni initsiatsiooni. Mediaator vahendab ka negatiivset geeniregulatsiooni.
Edasi toimub DNA biheeliksi lahtiharutamine. RNAP II sünteesib ühele DNA ahelale komplementaarse RNA ahela. See saab toimuda vaid siis, kui RNAP II on mediaatorist lahti lasknud. Kusjuures, mediaator ja üldised transkriptsioonifaktorid DNAst ei eemaldu, vaid jäävad paigale, et uus RNAP II promootoralale kinnitada ja uus transkriptsiooni initsiatsioon läbi viia.
RNA süntees lõpetatakse kui RNAP II jõuab DNA-l geeni lõpuni ehk terminaatorini (protsess nimega terminatsioon). RNAP II laseb DNAst lahti ning RNA molekul vabaneb.
Promootor.
Eukarüootse RNAP II-st sõltuv promootor sisaldab tavaliselt TATA-elementi, mille nukleotiidseks järjestuseks on TATAAA. Selle järjestuse tunneb ära TBP ("TATA-binding protein"). Lisaks sisaldab promootor "B recognition" elementi (BRE), mille tunneb ära üldine transkriptsioonifaktor TFIIB. TATA ja BRE on üldjuhul lähedal transkriptsiooni alguskohale, jäädes sellest 30–40 aluspaari kaugusele.
"Initiator" element (Inr), mis kattub transkriptsiooni alguskohaga, on TATA-elemendiga sarnase funktsiooniga. Teisisõnu, kui promootoril puudub TATA-element, siis tehakse promootori asukoht kindlaks Inr elementi kasutades. Kui TATA-element on olemas, võimendab Inr promootorit.
Neljas levinud element on DPE ("downstream promoter element"). Inr ja DPE koos tunneb ära üldine transkriptsioonifaktor TFIID. On näidatud, et transkriptsiooni toimumiseks on vajalik mõlema elemendi olemasolu ja oluline on elementide kaugus teineteisest. DPE puudub pagaripärmil ("Saccharomyces cerevisiae").
Subühikud.
Nii inimese kui pärmi RNAP II sisaldab 12 subühikut, teistel organismidel jääb see 10 ja 12 vahele. RPB4 ja RPB9 ei ole elutähtsad pärmi kasvatamisel laboris, kuid ilma nendeta ei ela pärm üle stressitingimusi. Subühikud RPB1, RPB2, RPB3, RPB4, RPB7, RPB9 ja RPB11 on omased ainult RNAP II-le. RPB5, RPB6, RPB8, RPB10 ja RPB12 ei ole unikaalsed RNAP II subühikud vaid on omased ka kahele teisele RNA polümeraasi tüübile. CTD (RPB1 C-terminaalne domeen ehk CTD) osalised kärped või tingimuslikud mutatsioonid ("conditional mutation") mõnes muus tähtsas subühikus võivad põhjustada külma- ja soojatundlikkust ning inositooli (B8-vitamiin) auksotroofiat.
Alfaamanitiin.
Alfaamanitiin on tsükliline oktapeptiid, mis koosneb kaheksast aminohappest. Tegu on tõenäoliselt kõige mürgisema amatoksiiniga, mis seondudes RNAP II-ga, inhibeerib transkriptsiooni.
Amatoksiine leidub valges ja rohelises kärbseseenes.
Mürgisus on eriti ohtlik oma peiteaja tõttu. "Esimesed nähud ehk iiveldus, oksendamine, kõhuvalu ja -lahtisus ilmnevad enamasti alles 6–8 tundi pärast seente söömist. Seejärel inimese enesetunne näiliselt paraneb, kuid 24–72 tunni pärast tekivad mürgistuse teises järgus maksa- ja neerukahjustused."
Surmaga võib mürgistus lõppeda juba üheainsa seene söömisel. Letaalseks osutub tavaliselt 0,1 mg alfaamanitiini ühe kg kehakaalu kohta. Surmavaks asjaoluks on neerude ja maksa kahjustus. Ellujäänud vajavad maksasiirdamist.