RNA聚合酶

RNA聚合酶（RNA polymerase、RNAP、RNApol、DNA-dependent RNA polymerase，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。控制转录过程会影响基因表达的模式，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（称为终止子）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达。（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。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）：为着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。真核生物有着几种RNA聚合酶：古菌的RNA聚合酶只有一种(据推测可能多于一种)，负责所有RNA的合成。古菌RNA聚合酶在结构和催化机理上与都与细菌、真核生物的聚合酶类似，尤其类似于真核生物的RNA聚合酶Ⅱ。古菌RNA聚合酶的研究开展较晚，第一项成果发表于1971年，当时从极端嗜盐菌（英语：Halophile）Halobacterium cutirubrum获得的RNAP是被分离且纯化的。 从硫磺矿硫化叶菌与芝田硫化叶菌取得的RNAP的晶体结构使得已确认古亚基总数达到13个。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。它的RNA聚合酶是单一亚基的，与在线粒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分的病毒聚合酶是从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，如小儿麻痹病毒，亦包含这些RNA依赖性RNA聚合酶。有部分蛋白质可以与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。RNA聚合酶可以用以下方式纯化：EC 1.1/2/3/4/5/6/7/8/9/10/11/12/13/14/15/16/17/18/19/20/21/22  · 2.1/2/3/4/5/6/7(2.7.10/11-12)/8/9  · 3.1/2/3/4(3.4.21/22/23/24)/5/6/7/8/9/10/11/12/13  ·