Die DNA - Synthese in E. coli ist 20-mal schneller als die RNA- Synthese bei 1000 nt/s gegenüber 50 nt/s . (Mirkin'05)
Ich finde das verwirrend, da die DNA-Polymerisation besser korrekturgelesen werden kann als die RNA-Variante, die zusätzliche Zeit erfordert, da Sie zurückverfolgen, ausschneiden und ersetzen müssen. Außerdem gibt es bei Bakterien fast kein Spleißen , so dass Sie das nicht verlangsamt. Und die 1000nt/s ist eine einzelne Replikationsgabel. Wir sprechen nicht von mehreren Replisomen, die zusammen 1 Knoten pro Sekunde takten.
Gibt es dafür eine Erklärung oder, in Ermangelung von Beweisen, Hypothesen?
Ich würde sie nicht Hypothesen nennen, aber die Frage ist faszinierend, und da sie in der Literatur anscheinend ignoriert wird, werde ich ein paar Vorschläge machen.
Wenn die Verlängerung der RNA-Kette schneller wäre, wäre sie möglicherweise nicht in der Lage, auf die rho-unabhängigen Terminationssignale zu reagieren, von denen angenommen wird, dass sie spezifische Stammschleifen in der DNA sind, die dazu führen, dass die RNA-Polymerase anhält und von der DNA abfällt. Die beschleunigende RNA-Polymerase könnte stattdessen die Schleifen stören. Das Terminationssystem für die DNA-Replikation hat sich möglicherweise viel robuster entwickelt, um eine schnellere Elongation zum Stillstand zu bringen. (Hinweis: Mein Vorschlag einer unterschiedlichen „Robustheit“ bei der Terminierung basiert nicht auf irgendwelchen Daten, es ist reine Spekulation.)
Wenn dies wahr wäre, würde sich die Frage stellen, warum die Transkription kein effizienteres Terminationssystem im Einklang mit der Entwicklung einer intelligenteren RNA-Polymerase entwickelt hat. Vielleicht ist die Antwort hier, dass es keinen selektiven Druck für eine schnellere Transkription gibt – die Rate reicht eindeutig aus, um den Bedarf der Zelle zu decken – während die Rate der DNA-Replikation die Zeit zwischen den Zellteilungen und damit die Wachstumsrate bestimmt, die unterliegt zu selektivem Druck.
Zunächst möchte ich klarstellen, dass das Argument des Korrekturlesens in der Frage meiner Meinung nach ein Ablenkungsmanöver ist. Wenn die Ratenreplikation 20-mal so schnell ist wie die Transkription, hat das gelegentliche Backtracking keine große Auswirkung auf den Gesamtunterschied. Allerdings könnten Fehler und Korrekturlesen in einer anderen Erklärung enthalten sein.
Die RNA-Transkription hat kein Korrekturlesen. Die Länge der RNA-Transkripte ist so, dass die Zelle die auftretenden Fehler tolerieren kann. Wenn jedoch die Transkriptionsgeschwindigkeit erhöht wird, ist vernünftigerweise mit einer Erhöhung der Fehlerhäufigkeit zu rechnen, was sich nachteilig auswirken könnte. Die aktuelle Transkriptionsrate kann ein Kompromiss zwischen Effizienz und Genauigkeit sein. Natürlich kann man sich vorstellen, dass sich ein Korrekturlesesystem für die Transkription entwickelt, wenn es notwendig wäre, aber wie oben diskutiert, scheint es keinen selektiven Druck zu geben, wenn die Transkriptionsrate angemessen ist.
Dies liegt an der Tatsache, dass die DNA-Polymerase den schnellen Prozess mit 1000 nu/s im Vergleich zur RNA-Polymerase mit 1000–2000 nu/min durchführt, da dieser Prozess ohne Unterscheidung erfolgt und auch DNA pol Exonukleaseaktivität aufweist
Luigi
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Roland
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