王鏡巖的生物化學(xué),還有各種分子生物學(xué)書中都有.
RNA聚合酶（RNA polymerase）:以一條DNA鏈或RNA為模板催化由核苷-5′-三磷酸合成RNA的酶.
催化轉(zhuǎn)錄的RNA聚合酶是一種由多個(gè)蛋白亞基組成的復(fù)合酶.如大腸桿菌的 RNA聚合酶有五個(gè)亞基組成,其分子量為480000,含有α,β,β’,δ等4種不同的多肽,其中α為兩個(gè)分子,所以全酶（holoenzyme）的組成是α2ββ’δ.α亞基與RNA聚合酶的四聚體核心（α2ββ’）的形成有關(guān)；β亞基含有核苷三磷酸的結(jié)合位點(diǎn)；β’亞基含有與DNA模板的結(jié)合位點(diǎn)；而Sigma因子只與RNA轉(zhuǎn)錄的起始有關(guān),與鏈的延伸沒有關(guān)系,一旦轉(zhuǎn)錄開始,δ因子就被釋放,而鏈的延伸則由四聚體核心酶（core enzyme）催化.所以,δ因子的作用就是識(shí)別轉(zhuǎn)錄的起始位置,并使RNA聚合酶結(jié)合在啟動(dòng)子部位.
細(xì)菌的RNA聚合酶,像DNA聚合酶一樣,具有很復(fù)雜的結(jié)構(gòu).其活性形式(全酶)為15S,由5種不同的多肽鏈構(gòu)成,按分子量大小排列分別為β'(155000),β(151000),σ(7000),α(36500)和ω(11000).每分子RNA聚合酶除有兩個(gè)α亞基外,其余亞基均只有一個(gè),故全酶為β'βα2σω(450000）
如果全酶為球狀,則可計(jì)算其直徑約為100A,即約為雙鏈DNA的30bp節(jié)段的長(zhǎng)度.然而全酶可結(jié)合約60個(gè)核苷酸,提示其形狀應(yīng)為橢圓球形.
σ亞基和其他肽鏈的結(jié)合不很牢固.當(dāng)σ亞基脫離全酶后,剩下的β'βα2ω稱為核心酶.核心酶本身就能催化核苷酸間磷酸二酯鍵的形成,不論有無σ存在的利福平(rifampicin)和利福霉素(rifamycin)能結(jié)合在β亞基上而對(duì)此酶發(fā)生強(qiáng)烈的抑制作用.它抑制RNA合成的起始而不抑制其延長(zhǎng).β亞基的基因rpoB的突變可使細(xì)菌對(duì)利福平有抗性.而另一種抗生素鏈霉溶菌素(streptolydigin)能抑制RNA鏈的延長(zhǎng),rpoB的突變卻可使細(xì)胞對(duì)鏈霉溶菌素亦發(fā)生抗性.總的看來β亞基似乎是酶和核苷酸底物結(jié)合的部位.肝素能與DNA競(jìng)爭(zhēng)與RNA聚合酶相結(jié)合.肝素是一種多價(jià)陰子,能和β'亞基結(jié)合,從而在體外抑制轉(zhuǎn)錄作用.可見β'亞基的堿性較強(qiáng),適于與模板DNA相結(jié)合.α亞基的功能現(xiàn)尚未知.然而,當(dāng)噬菌體T4感染E.coli時(shí),其α亞基即在精氨酸上被ADP-核糖化.這種修飾作用使該RNA聚合酶全酶對(duì)其原先識(shí)別的啟動(dòng)子的親和力減弱.所以有人認(rèn)為,α亞基的功能可能是識(shí)別其相應(yīng)的啟動(dòng)子.
為什么細(xì)菌的RNA聚合酶需要這么大和復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)呢?而某些噬菌體特有的RNA聚合酶則要小得多,僅由一條多肽鏈組成.這證明RNA合成所需的機(jī)構(gòu)可以遠(yuǎn)比宿主的酶小.這種情況說明,噬菌體內(nèi)的轉(zhuǎn)錄僅需一條"最小"的機(jī)構(gòu).然而這種酶只能識(shí)別噬菌體本身所有的少數(shù)幾個(gè)啟動(dòng)子;它們不能識(shí)別其他啟動(dòng)子.例如噬菌體T3和T7的RNA聚合酶分子很相似,二者都不過是一條多肽鏈,分子量約11000.它們能很快合成RNA.其速率在37℃時(shí)可達(dá)約200核苷酸/秒.
相比之下,宿主細(xì)胞的RNA聚合酶卻能轉(zhuǎn)錄細(xì)胞內(nèi)的許多轉(zhuǎn)錄單位(＞1000個(gè))中的任意一個(gè).這些轉(zhuǎn)錄單位中有一些可由RNA聚合酶直接轉(zhuǎn)錄,不需要其他因子的幫助.但大多數(shù)這些轉(zhuǎn)錄單位僅在更多的蛋白質(zhì)因子存在下才能被該RNA聚合酶所轉(zhuǎn)錄.所以,可以想像宿主細(xì)胞所以要求這樣大和復(fù)雜,至少部分反映了它需要和許多其他因子相互作用,而不是其催化活性的固有的要求.
E．coli的RNA聚合酶各亞基的基因(除ω亞基的基因尚不詳外)均存在于三個(gè)操縱子中,這些操縱子還含有蛋白質(zhì)合成和DNA合成所需的基因.P71主要啟動(dòng)子(P)均在操縱子的左側(cè),RNA則向右方合成.次要啟動(dòng)子(p)包括σ操縱子中的一個(gè)啟動(dòng)子(PHS,是在熱休克條件下才有活性的啟動(dòng)子),均位于操縱子之內(nèi).這些次要啟動(dòng)子僅啟動(dòng)在其右側(cè)的基因.β操縱子的前面兩個(gè)基因L11和L1,有時(shí)被認(rèn)為組成另一個(gè)獨(dú)立的操縱子,因?yàn)樵贚10基因之前另有一啟動(dòng)子.這些基因編碼50個(gè)左右核糖體蛋白質(zhì)中的某些蛋白質(zhì).σ操縱子中還含有復(fù)制所需的蛋白質(zhì),即DNA引物酶的基因.現(xiàn)在還不清楚這些操縱子是如何進(jìn)行調(diào)節(jié)的.
σ操縱子有兩個(gè)連續(xù)的啟動(dòng)子,就像rRNA的操縱子一樣.受到ppGpp分子的調(diào)控,故與生長(zhǎng)速度有關(guān).這些操縱子中的基因并不是相等地被轉(zhuǎn)錄的:在σ和β操縱子開始中的核糖體蛋白質(zhì)基因的后面有衰減子(attenuators),可使其后的RNA聚合酶基因的轉(zhuǎn)錄大為降低.因此,在每個(gè)細(xì)胞中RNA聚合酶亞基的數(shù)目(約3000個(gè))要大大少于核糖體蛋白質(zhì)的分子數(shù)(約20000個(gè)),這是符合細(xì)菌的需要的.然而令人不解的是DNA引物酶基因位于σ基因之前,然而在細(xì)胞內(nèi)σ亞基的數(shù)目反而要比引物酶分子數(shù)多60倍(3000比50).這可能是因?yàn)榫幋a引物酶的mRNA節(jié)段要比其余mRNA部分不穩(wěn)定得多.這些操縱子內(nèi)都有幾個(gè)次要的啟動(dòng)子,包括σ操縱子內(nèi)的一個(gè)可被熱休克所激活,說明實(shí)際的調(diào)控作用還要更為復(fù)雜得多.
RNA聚合酶（RNA polymerase）的作用是轉(zhuǎn)錄RNA.有的RNA聚合酶有比較復(fù)雜的亞基結(jié)構(gòu).如大腸桿菌RNA聚合酶有四條多肽鏈,另有一個(gè)促進(jìn)新RNA分子合成的σ因子,因此它的組成的是α2ββσ.這種結(jié)構(gòu)稱為全酶（holoenzyme）,除去了σ因子的酶稱為核心酶.噬菌體RNA聚合酶則沒有亞基.
真核生物的RNA聚合酶分三類.RNA聚合酶Ⅰ存在于核仁中,轉(zhuǎn)錄rRNA順序.RNA聚合酶Ⅱ存在于核質(zhì)中,轉(zhuǎn)錄大多數(shù)基因,需要“TATA”框.RNA聚合酶Ⅲ存在于核質(zhì)中,轉(zhuǎn)錄很少幾種基因如tRNA基因如5SrRNA基因.有些重復(fù)順序如Alu順序可能也由這種酶轉(zhuǎn)錄.上面提到的“TATA”框又稱Goldberg –Hogness順序,是RNA聚合酶Ⅱ的接觸點(diǎn),是這種酶的轉(zhuǎn)錄單位所特有的.它在真核生物的轉(zhuǎn)錄基因的5’端一側(cè),在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游20至30個(gè)核苷酸之間有一段富含AT的順序.如以轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)為0,則在-33到27個(gè)核苷酸與-27至21核苷酸之間,有一個(gè)“TATA”框.一般是7個(gè)核苷酸.原核生物中也類似“TATA”框的結(jié)構(gòu).RNA聚合酶作用在“TATAAT”（Pribnow）盒和“TTGA－CA”框附近.
