RNA聚合酶

RNA聚合酶（、、、，EC2.7.7.6）或称核糖核酸聚合酶，是一种负责从DNA或RNA模板制造RNA的酶。RNA聚合酶是通过称为转录的过程来建立RNA链，以完成这个工程。在科学上，RNA聚合酶是一个在RNA转录本3'端聚合核糖核甘酸的核苷转移酶。RNA聚合酶是一种非常重要的酶，且可在所有生物、细胞及多种病毒中可见。

RNA聚合酶是于1960年分别由山姆·怀斯及霍维兹同时发现。但在此之前，于1959年，诺贝尔奖颁发给了塞韦罗·奥乔亚，因为他的发现当时认为是RNA聚合酶，但其实是核糖核酸酶。

控制转录

控制转录过程会影响基因表现的模式，并从而容许细胞适应不同的环境、执行生物内独特的角色及维持生存所需的代谢过程。所以，RNA聚合酶是活动不单是复杂，而且是有高度规律的。在大肠杆菌中，已确认超过100个因子可以修饰RNA聚合酶的活动。

RNA聚合酶可以在特定的DNA序列，称为启动子发动转录。它继而产生RNA链以补足DNA的模板股。并会加入核苷酸至RNA股，这个过程称为“延伸”。在真核生物的RNA聚合酶可以建立一条长达240万个核苷的链（等同于肌萎缩蛋白基因的总长度）。RNA聚合酶会优先在基因末端已编码的DNA序列（称为终结子）释放它的RNA转录本。

核糖体会把一些RNA分子会作为蛋白质生物合成的模板。其他会折叠成核酶或转运RNA（tRNA）分子。第三种可能性是RNA分子会单纯地用作控制调节将来的基因表现。（参考小干扰性RNA）

RNA聚合酶完成一个全新的合成。它能够这样造是因为它与起始的核苷酸独特的相互作用，能把它牢牢地抓住，方便对进入的核苷酸进行化学攻击。这种独特的相互作用解释了为何RNA聚合酶较喜欢以三磷酸腺苷（ATP）作为转录的开始，依次其次是三磷酸鸟苷（GTP）、三磷酸尿苷（UTP）及三磷酸胞苷（CTP）。与DNA聚合酶相反，RNA聚合酶包含了解旋酶的活动，所以无须另外的酶来卷开DNA。

细菌的RNA聚合酶

在细菌中，相同的酶催化三种RNA的合成：信使RNA（mRNA）、核糖体RNA（rRNA）及转运RNA（tRNA）。

RNA聚合酶是相对大的分子。核心酶有5个亚基（~400 kDa）：

• α₂：这两个α亚基组合成酶及辨认调节因子。每个亚基有两个区，αC末端区及αN末端区，分别与启动子结合及与聚合酶的其他部份结合。
• β：有着聚合酶的活动，负责催化RNA的合成。
• β'：与DNA结合。
• ω：还未清楚它的功能。但是它在耻垢分枝杆菌中似乎是提供保护功能予β'亚基。

为著与启动子的特定区域结合，核心酶须有其他亚基，称为σ。σ因子大大减低RNA聚合酶与非特定的DNA的关系，视乎σ因子本身而增加对某些启动子区域的独特性。所以完整的全酶有着6个亚基：α₂、β、β'、σ及ω（~480 kDa）。RNA聚合酶的结构就有一个长约55Å（即5.5纳米）的沟道及直径为25Å（2.5纳米）。这个沟道正好适合20Å（2纳米）的DNA双股。55Å的长度可以接受16核苷酸。

当不使用时，RNA聚合酶会与弱结合部位结合，等待活性启动子的位点开启并快速转换。RNA聚合全酶所以在不使用时不是在细胞内自由浮动的。

真核生物的RNA聚合酶

真核生物有着几种RNA聚合酶：

• RNA聚合酶I合成核糖体RNA（rRNA）前体45S，当成熟后会成为28S、18S及5.8S核糖体RNA，是将来核糖体的主要RNA部份。
• RNA聚合酶Ⅱ合成信使RNA（mRNA）的前体及大部份小核RNA（snRNA）以及微型RNA（microRNA）。因为它在转录过程中需要多种转录因子才能与启动子结合，所以这是现时最多研究的种类。
• RNA聚合酶Ⅲ合成转运RNA（tRNAs）、rRNA 5S及其他可以在细胞核及原生质找到的细小的RNA。
• 其他在粒线体及叶绿体的RNA聚合酶种类。

古细菌的RNA聚合酶

古细菌只有单一形态的RNA聚合酶与真核生物的三种主要聚合酶紧密相关。有推测指古细菌聚合酶与专门的真核生物聚合酶相似。

病毒的RNA聚合酶

很多病毒都有为RNA聚合酶编码。相信最多研究的病毒RNA聚合酶是噬菌体T7。牠的RNA聚合酶是单一亚基的，与在粒线体及叶绿体所找到的RNA聚合酶相关，并且与DNA聚合酶同源。因此很多人相信大部份的病毒聚合酶是从DNA聚合酶演化而来，并不是直接与上述的多亚基聚合酶有所关联。

病毒聚合酶是繁杂的，且包括一些形态可以使用RNA（而非DNA）作为模板。反链核糖核酸病毒及双链核糖核酸病毒都是以双股RNA形式生存。但是，有些正链核糖核酸病毒，如小儿麻痺病毒，亦包含这些RNA依赖性RNA聚合酶。

转录辅助因子

有部份蛋白质可以与RNA聚合酶结合，并修饰其活动。例如大肠杆菌的greA及greB可以促进RNA聚合酶劈开接近链末端RNA模板的能力。这可以夺回陷入了的聚合酶分子，并且可以校对RNA聚合酶偶然的错误。另一种辅助因子Mfd涉及在转录合并修复中，而其他辅助因子则都是负责调节作用，即帮助RNA聚合酶选择是否表现某些基因。

纯化

RNA聚合酶可以用以下方式纯化：

• 磷酸纤维素柱层析
• 甘油梯度离心
• DNA柱层析
• 离子交换柱
• 一并使用磷酸纤维素柱层析加上DNA柱层析

内部连结

• DNA聚合酶
• T7核糖核酸聚合酶

外部连结

• DNAi
• RNA Polymerase - Synthesis RNA from DNA Template
• 3D macromolecular structures of RNA Polymerase from the EM Data Bank(EMDB)

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