L’acide ribonucléique (ARN) polymérase I est une enzyme présente dans la plupart des cellules eucaryotes et qui transcrit l’ARN ribosomique (ARNr). L’ARN polymérase I est présente dans tous les organismes, à l’exception des bactéries et des virus, qui n’ont pas de noyau. Cette enzyme est une macromolécule composée de plusieurs chaînes d’acides aminés, et elle comprend plusieurs composants, dont une région responsable de la fusion des brins d’ADN et une autre permettant l’entrée d’ARN sur les brins séparés. Le processus de transcription implique l’appariement de nucléotides sur un seul brin d’ADN aux nucléotides d’ARN correspondants. Cette enzyme transcrit uniquement à partir de modèles de gènes d’ADN qui codent pour l’ARNr, et elle transcrit dans un processus en trois étapes impliquant l’initiation, l’allongement de la chaîne d’ARN et la fin du processus.
Lors de la transcription, une molécule connue sous le nom de facteur de sélectivité 1 peut se lier à une région de l’ADN, connue sous le nom de promoteur, juste avant le gène de l’ARN. Cette action crée un complexe auquel l’ARN polymérase I se lie facilement, ce qui est un moyen d’encourager la transcription de l’ARNr. Les zones hydrophobes de l’enzyme se fixent ensuite aux nucléotides hydrophobes de l’ADN, ce qui sépare les deux brins d’ADN l’un de l’autre et ouvre la région du gène afin qu’il puisse être transcrit. Le site actif de l’ARN polymérase I permet alors à des molécules appelées ribonucléoside-triposphates de diffuser dans la région ouverte et de se lier à des nucléotides complémentaires sur l’ADN jusqu’à ce que l’enzyme atteigne son site de terminaison, un coude dans l’ADN lié au facteur de transcription thyroïdien-1 protéine TTF-1). Cela forme une chaîne d’ARN qui est temporairement liée à l’ADN, qui est décollée une fois terminée, permettant aux ribosomes de traduire l’ARN en protéines.
L’ARN polymérase I est la seule enzyme capable de transcrire l’ARNr, et l’ARNr représente environ la moitié de l’ARN dans une cellule, c’est donc une enzyme importante impliquée dans le processus de croissance cellulaire. Le taux de croissance cellulaire est limité par la rapidité avec laquelle les protéines peuvent être synthétisées, qui dépend elle-même de la rapidité avec laquelle les ribosomes sont synthétisés et de la rapidité avec laquelle l’ARN polymérase I transcrit l’ARNr. L’enzyme peut donc réguler son taux de transcription par un mécanisme inconnu ainsi qu’en répondant à la cellule, diminuant le nombre de gènes d’ARNr disponibles à transcrire. Les centaines de gènes d’ARNr disponibles sont désactivés à mesure que les cellules se différencient davantage dans un organisme, car elles n’ont pas besoin de croître aussi rapidement et n’ont donc pas besoin d’un taux de transcription d’ARNr aussi élevé que les cellules indifférenciées.