RNK-ovisna RNK-polimeraza (RdRp) ili RNK-replikaza je enzim koji katalizira replikaciju RNK iz šablona RNK. Konkretno, katalizuje sintezu lanca RNK komplementarnog datom šablonu RNK. Ovo je u suprotnosti sa tipskim DNK-ovisnim RNK-polimerazama, koje svi organizmi koriste da kataliziraju transkripciju RNK iz DNK šablona.

RdRp je esencijalni protein kodiran u genomima većine virusa koji sadrže RNK bez DNK faze including SARS-CoV-2. Neki eukarioti također sadrže RdRps, koji su uključeni u interferenciju RNK i strukturno se razlikuju od virusnih RdRps.

Distribucija

RdRps su visoko konzervirana u svim virusima i čak su povezana sa telomerazama, iako je razlog za to stalno pitanje od 2009.

Najpoznatiji primjer RdRp-a je polio virus. Virusni genom se sastoji od RNK, koja ulazi u ćeliju putem receptorima posredovanog endocitozom. Odatle, RNK može odmah da deluje kao šablon za komplementarnu sintezu RNK. Komplementarni lanac je tada sposoban da deluje kao šablon za proizvodnju novih virusnih genoma koji se dalje pakuju i oslobađaju iz ćelije spremni da inficiraju više ćelija domaćina. Prednost ovog načina replikacije je u tome što nema DNK stadija; Replikacija je brza i laka. Nedostatak je što nema 'rezervne' DNK kopije.

Mnogi RdRps su usko povezani s membranama i stoga ih je teško proučavati. Najpoznatiji RdRps su poliovirusni 3Dpol, virus vezikulskog stomatitisa L, i hepatitis C virus NS5B protein.

Mnogi eukarioti također imaju RdRps i uključeni su u interferenciju RNK: oni pojačavaju mikroRNK i malu vremensku RNK i proizvode dvolančanu RNK, koristeći malu interferencijsku RNK kao prajmere. U stvari, ovi isti RdRp-i koji se koriste u odbrambenim mehanizmima mogu biti uzurpirani RNK-virusima u svoju korist. Their evolutionary history has been reviewed.

Proces replikacije RdRp se razlikuje od DNK-ovisne RNK-polimeraze jer radi na katalizaciji sinteze lanca RNK komplementarnog datom RNK šablonu, umjesto da koristi šablon DNK. Proces replikacije RNK je mehanizam u četiri koraka, kao što je opisano.

Nukleozid-trifosfatno (NTP) vezivanje – u početku, RdRp se pojavljuje sa slobodnim aktivnim mjestom na kojem se NTP vezuje, komplementarno odgovarajućem nukleotidu na lancu šablona. Ispravno NTP vezivanje uzrokuje da RdRp prođe kroz konformacijsku promjenu. Zatvaranje aktivnog mjesta – konformacijska promjena, inicirana ispravnim NTP vezivanjem, dovodi do ograničenja pristupa aktivnoj lokaciji i proizvodi katalitski kompetentno stanje. Formiranje fosfodiesterske veze – dva iona Mg2+ su prisutna u katalitski aktivnom stanju i raspoređuju se na takav način oko novosintetizovanog lanca RNK da supstrat NTP može da prođe fosfatidilski transfer i formiraju fosfodiestersku vezu sa novosintetizovanim lancem. Bez upotrebe ovih Mg2+ iona, aktivno mjesto više nije katalitski stabilno i RdRp kompleks se mijenja u otvorenu konformaciju. Translokacija – kada je aktivno mjesto otvoreno, lanac RNK-šablona može se kretati za jednu poziciju kroz kompleks RdRp proteina i nastaviti produžavanje lanca vezivanjem novog NTP-a, osim ako šablonom nije drugačije određeno.

Sinteza RNK se može izvesti pomoću prajmer-nezavisnog (de novo) ili mehanizma zavisnog od prajmera koji koristi prajmer virusni protein povezan sa genomom (VPg). de novo inicijacija se sastoji u dodavanju nukleozid-trifosfata (NTP) na 3'-OH prvog inicijalnog NTP-a. Tokom sljedeće, takozvane faze elongacije, ova reakcija prijenosa nukleotidila se ponavlja sa sljedećim NTP-ovima kako bi se stvorio komplementarni proizvod RNK. Terminacija nastalog lanca RNK koji proizvodi RdRp nije u potpunosti poznata, međutim, pokazalo se da je završetak RdRp neovisan o sekvenci.

Jedan veliki nedostatak replikacije RNK-zavisne RNK-polimeraze je ogromna stopa grešaka tokom transkripcije. Poznato je da RdRps nemaju tačnost reda veličine 104 nukleotida, za koje se smatra da je direktan rezultat njegovih nedovoljnih lektorskih sposobnosti. Ova visoka stopa varijacije je favorizovana u virusnim genomima jer omogućava patogenu da savlada odbranu koju razvijaju domaćini pokušavajući da izbjegavajte infekciju omogućavajući evolucijski rast.

Struktura thumb|Pregled RdRp strukture flavivirusa zasnovane na virusu Zapadnog Nila (WNV) NS5Pol

Virusne/prokariotske RNK-usmjerene RNK-polimeraze, zajedno s mnogim DNK-usmjerenim polimerazama s jednom podjedinicom, koriste nabor čija je organizacija povezana s oblikom desne ruke sa tri poddomena zvana prsti, dlan i palac.<. Samo poddomen dlana, sastavljen od četverolančanog antiparalelnog beta-lista sa dva alfa-heliksa, dobro je konzervirn među svim ovim enzimima. U RdRp, poddomen dlana sastoji se od tri dobro konzervirana motiva (A, B i C). Motiv A (D-x(4,5)-D) i motiv C (GDD) su prostorno suprotstavljeni; aspartatni ostaci ovih motiva su implicirani u vezivanju Mg2+ i/ili Mn2+. Asparaginski ostatak motiva B uključen je u selekciju ribonukleozid-trifosfata u odnosu na dNTP i, na taj način, određuje da li se sintetiše RNK, a ne DNK. Organizacija domena i 3D struktura katalitičkog centra širokog spektra RdRps-a, čak i onih sa niskom ukupnom homologijom sekvence, su očuvane. Katalitički centar je formiran od nekoliko motiva koji sadrže određeni broj konzerviranih aminokiselinskih ostataka.

Eukariotska interferencija RNK zahtijeva ćelijsku RNK-zavisnu RNK-polimerazu (c RdRp). Za razliku od "šakinih" polimeraza, one podsjećaju na pojednostavljene multipodjedinice DNK-ovisne RNK-polimeraze (DdRPs), posebno u katalitskim β/β' podjedinicama, po tome što koriste dva seta dvostrukih psi β-barela na aktivnom mjestu. QDE1 (Q9Y7G6) u Neurospora crassa, koji ima obje cijevi u istom lancu, je primjerr takvog RdRp enzima. Bakteriofagni homolozi c RdRp, uključujući sličan jednolančani DdRp yonO (O31945), izgleda da su bliži c RdRps nego DdRP.

Napomene

Reference

Vanjski linkovi

EC:2.7.7.48

Kategorija:Ekspresija gena Kategorija:RNK Kategorija:EC 2.7.7