RNA聚合酶（RNA Polymerase）（I）

RNA聚合酶（RNA Polymerase）（I）
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

RNA聚合酶（縮寫為RNAP或RNApol）為合成RNA所需的酶。在細胞中，以DNA基因做為模板，製造RNA鏈的過程稱為轉錄，RNAP為轉錄必需的酶。RNA聚合酶是生命必需的物質，在所有生物及許多病毒中均存在此種酶。以化學術語來說，RNAP是一種核苷酸轉移酶（nucleotidyl transferase），在RNA轉錄本的3’端進行核糖核苷酸的聚合反應。

歷史
在1960年，懷斯（Sam Weiss）、史帝文斯（Audrey Stevens）和何威茲（Jerard Hurwitz）三人各自發現RNAP。不過，1959年諾貝爾醫學奬頒給了歐秋雅（Severo Ochoa）和亞瑟‧科恩柏格（Arthur Kornberg），表彰他們發現了RNAP，不過事後證實他們發現的是聚核苷酸磷酸解酶（polynucleotide phosphorylase.）。
在2006年，諾貝爾化學奬頒給羅傑‧科恩柏格（Roger Kornberg），以表彰他建立了轉錄過程的各個步驟中，RNA聚合酶的詳細分子影像。

轉錄之操控
操控基因轉錄的過程，會影響基因表現的模式，因此，使細胞能適應變遷中的環境，在生物體內發揮特殊的功能，維持生存所需的基本代謝反應。
RNAP可以受特定的DNA序列影響，啟動轉錄，這段特定的DNA序列就稱為啟動子。接下來，合成RNA鏈，與做為模板的DNA股互補。在RNA股上增加核苷酸，稱為延長。在真核生物中，RNAP可以合成兩百四十萬個核苷的長鏈（肌肉萎縮蛋白（dystrophin）基因的全長）。RNAP會受特定的DNA序列影響，釋出RNA轉錄本，這段特定的DNA序列位於基因末端，稱為終止子（terminator）。

RNAP的產物包括：
傳訊RNA（mRNA）──在核糖體合成蛋白質時，做為模板。

非編碼RNA，又稱「RNA基因」──可為RNA編碼的一大群基因，這些RNA不會轉譯為蛋白質。RNA基因中，最重要的實例為轉送RNA（tRNA）和核糖體RNA（rRNA），二者皆參與轉譯。然而，自從1990年代晚期以來，發現許多新的RNA基因，其扮演的角色，可能遠較過去想像的重要。

轉送RNA（tRNA）──合成蛋白質時，在轉譯階段，轉送特定胺基酸到成長中的多肽鏈上的核糖體位置。

核糖體RNA（rRNA）──核糖體的成分之一。

微RNA（micro RNA）──調節基因活性。

催化性RNA（核糖核酸酵素（Ribozyme））──酵素活性RNA分子。

RNAP完成重生合成（de novo synthesis）。因為起始核苷酸牢牢固定RNAP，使其與起始核苷酸發生特定的交互作用，有利於對外來的核苷酸進行化學攻擊，RNAP才有辦法完成重生合成。這種特定的交互作用可以解釋為何RNAP喜歡由ATP開始轉錄（其次是GTP、UTP，接著是CTP）。與DNA聚合酶相較，RNAP包含了解旋酶（helicase）的活性，因此，不需要額外的酶來解開DNA的螺旋。

參考資料：
http://en.wikipedia.org/wiki/RNA_polymerase