आरएनए पोलीमरेज़ II

आरएनए पोलीमरेज़ II (आरएनएपी II और पोल II) मल्टीप्रोटीन समष्टि है जो डीएनए को सन्देशवाहक आरएनए (एमआरएनए) और अधिक छोटे परमाणु आरएनए (एसएनआरएनए) और माइक्रोआरएनए के अग्रदूतों में स्थानांतरित करता है। यह यूकेरियोटिक कोशिकाओं के केंद्रक में पाए जाने वाले तीन आरएनएपी एंजाइमों में से एक है। इस प्रकार से 12 सबयूनिट का 550 केडीए समष्टि, आरएनएपी II आरएनए पोलीमरेज़ का सबसे अधिक अध्ययन किया जाने वाला प्रकार है। प्रवर्तक (जीव विज्ञान) से जुड़ने और प्रतिलेखन प्रारंभ करने के लिए प्रतिलेखन कारकों की एक विस्तृत श्रृंखला की आवश्यकता होती है

डिस्कवरी
प्रारंभिक अध्ययनों ने कम से कम दो आरएनएपी का सुझाव दिया है: जो की न्यूक्लियोलस में आरआरएनए को संश्लेषित करता है, और जो न्यूक्लियोप्लाज्म में अन्य आरएनए को संश्लेषित करता है, न्यूक्लियस का भाग किन्तु न्यूक्लियोलस के बाहर था। अतः 1969 में, विज्ञान के प्रयोगकर्ता रॉबर्ट जी. रोएडर और विलियम जे. रटर ने निश्चित रूप से अतिरिक्त आरएनएपी की खोज की जो न्यूक्लियोप्लाज्म में किसी प्रकार के आरएनए के प्रतिलेखन के लिए उत्तरदायी था। डायथाइलेथेनॉलमाइन कोटेड सेफडेक्स मोतियों के माध्यम से आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी के उपयोग से खोज प्राप्त की गई थी। इस प्रकार से तकनीक ने अमोनियम सल्फेट की सांद्रता को बढ़ाकर एंजाइमों को संबंधित रेफरेंस, Ι,ΙΙ,ΙΙΙ के क्रम से अलग किया। एल्यूशंस के क्रम के अनुसार एंजाइमों का नामकरण किया गया, आरएनए पोलीमरेज़ I, आरएनएपी II, आरएनए पोलीमरेज़ III|आरएनएपी IΙI। इस खोज ने प्रदर्शित किया कि न्यूक्लियोप्लाज्म में अतिरिक्त एंजाइम उपस्तिथ था, जिसने आरएनएपी II और आरएनएपी III के मध्य अंतर करने की अनुमति दी गयी थी। अतः आरएनए पोलीमरेज़ II (आरएनएपी2) प्रारंभिक बढ़ाव के समय विनियमित ट्रांसक्रिप्शनल पॉज़िंग से निकलता है। विभिन्न अध्ययनों से पता चला है कि ट्रांसक्रिप्शन बढ़ाव का विघटन कैंसर, स्नायविक अध: पतन, एचआईवी विलंबता आदि में फंसा हुआ है।

सबयूनिट्स
पोलीमरेज़ II को प्रथम ट्रांसक्रिप्शन एसेज़ का उपयोग करके शुद्ध किया गया था। और शुद्ध किए गए एंजाइम में सामान्यतः 10-12 उपइकाइयां (मनुष्यों और खमीर में 12) होती हैं और विशिष्ट प्रमोटर मान्यता के लिए अक्षम होती हैं। चूंकि अनेक सबयूनिट-सबयूनिट इंटरैक्शन ज्ञात हैं।
 * डीएनए-निर्देशित आरएनए पोलीमरेज़ II सबयूनिट आरपीबी1 - एंजाइम जो मनुष्यों में पीओएलआर2ए जीन द्वारा एन्कोड किया गया है और खमीर में आरपीओ 21 द्वारा एन्कोड किया गया है। अतः आरपीबी1 आरएनए पोलीमरेज़ II की अधिक उच्च उपइकाई है। इसमें सी टर्मिनल (सीटीडी) होता है जो 52 हेप्टेपेप्टाइड रिपीट (वाईएसपीटीएसपीएस) से बना होता है जो पोलीमरेज़ गतिविधि के लिए आवश्यक होते हैं। सीटीडी को सबसे पहले टोरंटो विश्वविद्यालय में C.J. इंगल्स की प्रयोगशाला में और जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय में जेएल कॉर्डन द्वारा खोजा गया था। अनेक अन्य पोलीमरेज़ सबयूनिट्स के संयोजन में, आरपीबी1 सबयूनिट पोलीमरेज़ के डीएनए बाइंडिंग डोमेन बनाता है, खांचा जिसमें डीएनए टेम्पलेट आरएनए में प्रतिलेखन (आनुवांशिकी)आनुवांशिकी) होता है। यह आरपीबी8 के साथ दृढ़ता से परस्पर प्रभाव डालता है।
 * आरपीबी2 (पीओएलआर2बी) - दूसरी अधिक उच्च सबयूनिट जो कम से कम दो अन्य पोलीमरेज़ सबयूनिट्स के संयोजन में पोलीमरेज़ के अन्दर संरचना बनाती है जो डीएनए टेम्पलेट और नए संश्लेषित आरएनए के मध्य एंजाइम की सक्रिय साइट में संपर्क बनाए रखती है।
 * आरपीबी3 (पीओएलआर2सी) - तीसरी सबसे बड़ी सबयूनिट। अन्य पोलीमरेज़ सबयूनिट के साथ हेटेरोडिमर के रूप में उपस्तिथ है, पीओएलआर2जे कोर सबअसेंबली बनाता है। आरपीबी3 दृढ़ता से आरपीबी1-5, 7, 10–12 के साथ परस्पर प्रभाव डालता है।
 * आरएनए पोलीमरेज़ II सबयूनिट बी4 (आरपीबी4) - पीओएलआर2डी जीन द्वारा एन्कोड किया गया चतुर्थ अधिक उच्च सबयूनिट है और इसमें तनाव सुरक्षात्मक भूमिका हो सकती है।
 * आरपीबी5 - मनुष्यों में पीओएलआर2ई जीन द्वारा एन्कोड किया गया है। प्रत्येक आरएनए पोलीमरेज़ II में इस सबयूनिट के दो अणु उपस्तिथ होते हैं। आरपीबी5 दृढ़ता से आरपीबी1, आरपीबी3 और आरपीबी6 के साथ परस्पर प्रभाव डालता है।
 * आरपीबी6 (पीओएलआर2एफ) - कम से कम दो अन्य सबयूनिट्स के साथ संरचना बनाता है जो डीएनए टेम्प्लेट पर ट्रांसक्राइबिंग पोलीमरेज़ को स्थिर करता है।
 * आरपीबी7 - पीओएलआर2जी द्वारा एन्कोड किया गया और पोलीमरेज़ फ़ंक्शन को विनियमित करने में भूमिका निभा सकता है। आरपीबी7 आरपीबी1 और आरपीबी5 के साथ दृढ़ता से परस्पर प्रभाव डालता है।
 * आरपीबी8 (पीओएलआर2एच ) - सबयूनिट्स आरपीबी1-3, 5, और 7 के साथ परस्पर प्रभाव डालता है।
 * आरपीबी9 - वह खांचा जिसमें डीएनए टेम्पलेट को आरएनए में ट्रांसक्राइब किया जाता है, आरपीबी9 (पीओएलआर2आई) और आरपीबी1 से बना होता है।
 * आरपीबी10 - जीन पीओएलआर2एल का उत्पाद। यह आरपीबी1-3 और 5 के साथ और आरपीबी3 के साथ दृढ़ता से संवाद करता है।
 * आरपीबी11 - आरपीबी11 सबयूनिट स्वयं मनुष्यों में तीन सबयूनिट्स से बना है: पीओएलआर2जे (आरपीबी11-a), पीओएलआर2जे2 (आरपीबी11-बी), और पीओएलआर2जे3 (आरपीबी11-सी)।
 * आरपीबी12 - आरपीबी3 के साथ भी परस्पर प्रभाव डालता है आरपीबी12 (पीओएलआर2के) है।

विधानसभा
आरपीबी3 आरएनए पोलीमरेज़ II असेंबली में सम्मिलित है। सबयूनिट संश्लेषण के शीघ्र इसके पश्चात आरपीबी2 और आरपीबी3 का उपसमुच्चय प्रकट होता है। यह समष्टि बाद में आरपीबी1 के साथ परस्पर प्रभाव डालता है। आरपीबी3, आरपीबी5, और आरपीबी7 होमोडीमर बनाने के लिए आपस में संवाद करते हैं, और आरपीबी3 और आरपीबी5 मिलकर आरपीबी9 को छोड़कर, अन्य सभी आरपीबी सबयूनिट्स से संपर्क करने में सक्षम हैं। केवल आरपीबी1 दृढ़ता से आरपीबी5 को बांधता है। आरपीबी1 सबयूनिट भी आरपीबी7, आरपीबी10, और अधिक निर्बल किन्तु अधिक कुशलता से आरपीबी8 के साथ संपर्क करता है। इस प्रकार से जब आरपीबी1 समष्टि में प्रवेश करता है, तो आरपीबी5 और आरपीबी7 जैसे अन्य उपइकाइयां प्रवेश कर सकती हैं, जहां आरपीबी5 आरपीबी6 और आरपीबी8 से जुड़ता है और आरपीबी3 आरपीबी10, आरपीबी 11, और आरपीबी12 प्राप्त करते है। आरपीबी4 और आरपीबी9 बार अधिकांश समष्टि के असेंबल हो जाने के पश्चात प्रवेश कर सकते हैं। अतः आरपीबी4, आरपीबी7 के साथ समष्टि बनाता है।

काइनेटिक्स
एंजाइम प्रति सेकंड अनेक मिलियन प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित कर सकते हैं। एंजाइम दरें समाधान स्थितियों और सब्सट्रेट एकाग्रता पर निर्भर करती हैं। अन्य एंजाइमों की तरह पीओएलआर2 में एक संतृप्ति वक्र और अधिकतम वेग (Vmax) होता है। इसमें एक Km (आधा Vmax के लिए आवश्यक सब्सट्रेट सांद्रता) और एक kcat (प्रति सेकंड एक सक्रिय साइट द्वारा नियंत्रित सब्सट्रेट अणुओं की संख्या) है। विशिष्टता स्थिरांक kcat/Km द्वारा दिया गया है। विशिष्टता स्थिरांक के लिए सैद्धांतिक अधिकतम लगभग 108 से 109 (M−1s−1) की प्रसार सीमा है, जहां एंजाइम की उसके सब्सट्रेट के साथ प्रत्येक टक्कर के परिणामस्वरूप उत्प्रेरण होता है। यीस्ट में, सबसे बड़े सबयूनिट के ट्रिगर-लूप डोमेन में उत्परिवर्तन एंजाइम की गतिशीलता को परिवर्तन कर सकता है ।

बैक्टीरियल आरएनए पोलीमरेज़, आरएनए पोलीमरेज़ II के सम्बन्ध, डीएनए के साथ आगे और पीछे अनुवाद करके निष्क्रिय और सक्रिय अवस्थाओं के मध्य स्विच करता है। [NTP]eq = 10 μM GTP, 10 μM UTP, 5 μM ATP और 2.5 μM CTP, ~ 1 bp (NTP) −1 की औसत बढ़ाव दर, टर्नओवर संख्या उत्पन्न करते हैं। बैक्टीरियल आरएनएपी के लिए, आरएनए पोलीमरेज़ II का सम्बन्ध।फ़ाइल: अल्फा-अमनिटिन-आरएनए पॉलिमरेज़ II समष्टि 1K83.पीएनजी|थम |188x188पीएक्स|आरएनए पोलीमरेज़ II ग्रे। अल्फा-अमनिटिन प्रभाव डालते है।

आरएनए पोलीमरेज़ II प्रतिलेखन बढ़ाव के समय व्यापक सह-ट्रांसक्रिप्शनल ठहराव से निकलता है। यह ठहराव विशेष रूप से न्यूक्लियोसोम में उच्चारित होता है, और पोलीमरेज़ के माध्यम से ट्रांसक्रिप्शनल रूप से अक्षम बैकट्रैक स्थिति में प्रवेश करता है। इन ठहरावों की अवधि सेकंड से लेकर मिनट या उससे अधिक समय तक होती है, और लंबे समय तक रहने वाले ठहराव से बाहर निकलने को TFIIS जैसे बढ़ाव कारकों द्वारा बढ़ावा दिया जा सकता है। परिवर्तन में, प्रतिलेखन दर प्रभावित करती है कि क्या लिखित न्यूक्लियोसोम के हिस्टोन क्रोमैटिन से निकाले जाते हैं, या प्रतिलेखन पोलीमरेज़ के पीछे पुन: सम्मिलित होते हैं।

अल्फा-अमनिटिन
आरएनए पोलीमरेज़ II α-अमानितिन द्वारा बाधित है और अन्य अमाटोक्सिन α-अमानितिन अनेक मशरूम में पाया जाने वाला अत्यधिक जहरीला पदार्थ है। मशरूम के जहर का प्रत्येक आरएनए पोलीमरेज़ पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है: I, II, III। आरएनएपी I पदार्थ के लिए पूर्ण रूप से अनुत्तरदायी है और सामान्य रूप से कार्य करेगा जबकि आरएनएपी III में मध्यम संवेदनशीलता है। आरएनएपी II, चूंकि, विष द्वारा पूरी तरह से बाधित है। अल्फा-अमनीटिन एंजाइम की फ़नल, दरार और आरपीबी-1 सबयूनिट के अल्फा हेलिक्स α-हेलिक्स क्षेत्रों में मजबूत अंतःक्रियाओं द्वारा आरएनएपी II को रोकता है।

होलोएंजाइम
आरएनए पोलीमरेज़ II होलोनीजाइम यूकेरियोट आरएनए पोलीमरेज़ II का रूप है जो जीवित कोशिकाओं में प्रोटीन-कोडिंग जीन के प्रवर्तकों के लिए भर्ती किया जाता है। इसमें आरएनए पोलीमरेज़ II, सामान्य ट्रांसक्रिप्शन कारकों का सबसेट और एसआरबी प्रोटीन के रूप में ज्ञात जीन अभिव्यक्तियों का विनियमन सम्मिलित है।

होलोनीजाइम के समुच्चयन के भाग को अनुलेखन प्रीइनिशिएशन समष्टि के रूप में जाना जाता है, क्योंकि अनुलेखन (आनुवांशिकी) की प्रारंभ से पहले इसका संयोजन जीन प्रवर्तक (जीव विज्ञान) पर होता है। मध्यस्थ (सहसंयोजक) आरएनए पोलीमरेज़ II और प्रतिलेखन कारक के मध्य सेतु के रूप में कार्य करता है।

क्रोमैटिन संरचना द्वारा नियंत्रण
यह खमीर कोशिकाओं के उदाहरण तंत्र की रूपरेखा है जिसके द्वारा क्रोमेटिन संरचना और हिस्टोन अनुवाद के बाद का संशोधन आरएनए पोलीमरेज़ II द्वारा जीन के ट्रांसक्रिप्शन (आनुवांशिकी) को विनियमित और रिकॉर्ड करने में सहायता करते हैं।

यह मार्ग प्रतिलेखन के इन बिंदुओं पर नियमन का उदाहरण देता है:
 * पूर्व दीक्षा (बीआरई 1 द्वारा पदोन्नति, हिस्टोन संशोधन)
 * दीक्षा (TFIIH द्वारा पदोन्नति, पोल II संशोधन और कम्पास द्वारा पदोन्नति, हिस्टोन संशोधन)
 * बढ़ाव (सेट2 द्वारा पदोन्नति, हिस्टोन संशोधन)

यह प्रक्रिया के विभिन्न चरणों को नियामक चरणों के रूप में संदर्भित करता है। यह प्रमाणित नहीं हुआ है कि उनका उपयोग नियमन के लिए किया जाता है, किन्तु बहुत संभावना है कि वे हैं।

आरएनए पोल II बढ़ाव प्रवर्तकों को 3 वर्गों में संक्षेपित किया जा सकता है।
 * 1) दवा/अनुक्रम-निर्भर गिरफ्तारी-प्रभावित कारक (विभिन्न हस्तक्षेप करने वाले प्रोटीन)
 * 2) क्रोमैटिन संरचना-उन्मुख कारक (हिस्टोन पोस्टट्रांसक्रिप्शनल संशोधक, उदाहरण के लिए, हिस्टोन मिथाइलट्रांसफेरेज़)
 * 3) आरएनए पोल II कटैलिसीस-सुधार करने वाले कारक (विभिन्न हस्तक्षेप करने वाले प्रोटीन और पोल II कॉफ़ैक्टर्स; आरएनए पोलीमरेज़ II देखें)।

प्रतिलेखन तंत्र
(HMTs ('H'istone 'M'ethyl'T'ransferases)): COMPASS§† – ('P'roteins 'AS' का COMPlex) 'S'et1 के साथ) - हिस्टोन एच3 के मिथाइलेट्स लाइसिन 4: प्रतिलेखन के दमन/मौन के लिए उत्तरदायी है। आरएनएपी II के अन्दर कोशिका वृद्धि और प्रतिलेखन नियमन का सामान्य भाग है। (रोचक अप्रासंगिक उदाहरण: Dot1*‡ - हिस्टोन एच3 का मिथाइलेट लाइसिन 79।)
 * क्रोमेटिन संरचना उन्मुख कारक:
 * सेट2 - हिस्टोन एच3 का मिथाइलेट लाइसिन 36: सेट2 सीटीडी के साथ अपने सीधे संपर्क के माध्यम से विनियमन प्रतिलेखन बढ़ाव में सम्मिलित है।
 * बीआरई 1 - हिस्टोन एच2बी के लाइसिन 123 में यूबिक्विनेट्स (सर्वव्यापकता जोड़ता है)। पूर्व-दीक्षा के साथ संबद्ध और आरएनए पोल II बंधन की अनुमति है।

आरएनए पोलीमरेज़ का सीटीडी
इस प्रकार से सी-टर्मिनल डोमेन (सीटीडी) बनाने के लिए आरपीबी1 का C-टर्मिनस जोड़ा गया है। आरएनए पोलीमरेज़ II के कार्बोक्सी-टर्मिनल डोमेन में सामान्यतः टीयर-सेर-प्रो-थ्र-सेर-प्रो-सेर अनुक्रम के 52 दोहराव होते हैं। डोमेन आरएनएपीII एंजाइम के कोर से निकास चैनल तक फैला हुआ है, यह प्लेसमेंट आरएनए प्रोसेसिंग प्रतिक्रियाओं के अपने प्रेरणों के कारण प्रभावी है, आरएनए प्रोसेसिंग मशीनरी के घटकों के साथ प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष संवाद के माध्यम से किया जाता है। सीटीडी डोमेन आरएनए पोलीमरेज़ I या आरएनए पोलीमरेज़ III में उपस्तिथ नहीं है। आरएनए पोलीमरेज़ सीटीडी को सर्वप्रथम टोरंटो विश्वविद्यालय में C.J.Ingles की प्रयोगशाला में और जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय में जे कॉर्डन की प्रयोगशाला में क्रमश: ख़मीर और चूहे से आरएनए पोलीमरेज़ के आरपीबी1 सबयूनिट के डीएनए एन्कोडिंग की प्रक्रिया के समय खोजा गया था। पोलीमरेज़ गतिविधि को सक्रिय करने के लिए अन्य प्रोटीन अक्सर आरएनए पोलीमरेज़ के सी-टर्मिनल डोमेन को बांधते हैं। यह प्रोटीन डोमेन है जो डीएनए ट्रांसक्रिप्शन में सम्मिलित है या ट्रांसक्रिप्शन की प्रारंभ, सन्देशवाहक आरएनए की 5' कैप, और आरएनए स्पिलिंग के लिए स्प्लिसोसोम से जुड़ाव।

सीटीडी डोमेन का फास्फारिलीकरण
आरएनए पोलीमरेज़ II दो रूपों में क्रमशः अफॉस्फोराइलेटेड और फॉस्फोराइलेटेड, IIA और IIO में उपस्तिथ है। दो रूपों के मध्य संक्रमण प्रतिलेखन के लिए विभिन्न कार्यों की सुविधा प्रदान करता है। सीटीडी का फास्फारिलीकरण छह सामान्य प्रतिलेखन कारक में से एक, TFIIH द्वारा उत्प्रेरित होता है। TFIIH दो उद्देश्यों की पूर्ति करता है: है प्रतिलेखन प्रारंभ स्थल पर डीएनए को खोलना और दूसरा फास्फोराइलेट करना। फॉर्म पोलीमरेज़ IIA प्रीइनिशिएशन समष्टि से जुड़ता है, यह सुझाव दिया गया है क्योंकि IIA टीबीपी (टाटा-बॉक्स बाइंडिंग प्रोटीन ) से उच्च आत्मीयता के साथ जुड़ता है, पोलीमरेज़ IIO फॉर्म की तुलना में सामान्य ट्रांसक्रिप्शन फ़ैक्टर TFIID की सबयूनिट। प्रपत्र पोलीमरेज़ IIO आरएनए श्रृंखला के बढ़ाव की सुविधा प्रदान करता है। बढ़ाव दीक्षा के लिए विधि TFIIH के माध्यम से स्थिति 5 (Ser5) पर सेरीन के फास्फारिलीकरण द्वारा किया जाता है। नया फॉस्फोराइलेटेड Ser5 नए संश्लेषित आरएनए के 5' छोर और पॉली (ए) टेल | पॉली (ए) साइटों के लिए 3' प्रसंस्करण कारकों को कैप करने के लिए एंजाइमों की भर्ती करता है। इस प्रकार से जब द्वतीय सेरीन फॉस्फोराइलेटेड हो जाता है, Ser2, बढ़ाव सक्रिय हो जाता है। बढ़ाव को समाप्त करने के लिए डिफॉस्फोराइलेशन होना चाहिए। अतः जब डोमेन पूर्ण रूप से डीफॉस्फोराइलेटेड हो जाता है तो आरएनएपी II एंजाइम को पुनर्नवीनीकरण किया जाता है और उसी प्रक्रिया को दूसरे दीक्षा स्थल के साथ उत्प्रेरित करता है।

प्रतिलेखन युग्मित पुनर्संयोजन सुधार
डीएनए ऑक्सीकरण आरएनए पोलीमरेज़ II ट्रांसक्रिप्शन (जीव विज्ञान) को अवरुद्ध कर सकता है और स्ट्रैंड के टूटने का कारण बन सकता है। आरएनए टेम्प्लेटेड ट्रांसक्रिप्शन-जुड़े पुनर्संयोजन प्रक्रिया का वर्णन किया गया है जो डीएनए क्षति से रक्षा कर सकती है। सेल चक्र के जी1/जी0 चरणों के समय, कोशिकाएं सक्रिय रूप से लिखित क्षेत्रों के अन्दर डबल-स्ट्रैंड ब्रेक पर सजातीय पुनर्संयोजन कारकों की असेंबली प्रदर्शित करती हैं। ऐसा प्रतीत होता है कि ट्रांसक्रिप्शन को आरएनए टेम्प्लेटेड होमोलॉगस रीकॉम्बिनेशन द्वारा डीएनए डबल-स्ट्रैंड ब्रेक की सुधार के लिए युग्मित किया गया है। यह सुधार प्रक्रिया आरएनए पोलीमरेज़ II द्वारा सक्रिय रूप से प्रतिलेखित जीन में डबल-स्ट्रैंड ब्रेक को कुशलतापूर्वक और स्पष्ट रूप से जोड़ती है।

यह भी देखें

 * यूकेरियोटिक ट्रांसक्रिप्शन
 * पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल संशोधन
 * आरएनए पोलीमरेज़ आई
 * आरएनए पोलीमरेज़ II होलोनीजाइम
 * आरएनए पोलीमरेज़ III
 * प्रतिलेखन (आनुवांशिकी)

बाहरी संबंध
(Wayback Machine copy)
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