Ribosomalt RNA hvordan det syntetiseres, typer og struktur, fungerer

1446
Basil Manning

Det Ribosomalt RNAeller ribosomal, i cellebiologi, er den vigtigste strukturelle komponent i ribosomer. Af denne grund har de en uundværlig rolle i syntesen af ​​proteiner og er de mest almindelige i forhold til de andre hovedtyper af RNA: messenger og transfer..

Proteinsyntese er en afgørende begivenhed i alle levende organismer. Tidligere blev det antaget, at ribosomalt RNA ikke var aktivt involveret i dette fænomen og kun spillede en strukturel rolle. I dag er der tegn på, at RNA har katalytiske funktioner og er den sande katalysator for proteinsyntese.

Kilde: Jane Richardson (Dcrjsr) [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], fra Wikimedia Commons

I eukaryoter er de gener, der giver anledning til denne type RNA, organiseret i en region af kernen kaldet nucleolus. RNA-typer klassificeres normalt afhængigt af deres opførsel i sedimentering, derfor ledsages de af bogstavet S for "Svedberg-enheder".

Artikelindeks

  • 1 Typer
    • 1.1 Svedberg-enheder
    • 1.2 Prokaryoter
    • 1.3 Eukaryoter
  • 2 Hvordan syntetiseres det?
    • 2.1 Placering af gener
    • 2.2 Start af transkription
    • 2.3 Forlængelse og afslutning af transkription
    • 2.4 Modifikationer efter transkription
  • 3 Struktur
  • 4 funktioner
  • 5 Anvendelighed
  • 6 Evolution
  • 7 Referencer

Typer

En af de mest slående forskelle mellem eukaryote og prokaryote slægter er sammensætningen af ​​det ribosomale RNA, der udgør deres ribosomer. Prokaryoter har mindre ribosomer, mens ribosomer i eukaryoter er større.

Ribosomer er opdelt i store og små underenheder. Den lille indeholder et enkelt ribosomalt RNA-molekyle, mens det store indeholder et større molekyle og to mindre i tilfælde af eukaryoter..

Det mindste ribosomale RNA i bakterier kan være 1.500 til 3.000 nukleotider. Hos mennesker når ribosomalt RNA større længder mellem 1800 og 5000 nukleotider.

Ribosomer er de fysiske enheder, hvor proteinsyntese forekommer. De er sammensat af ca. 60% ribosomalt RNA. Resten er proteiner.

Svedberg enheder

Historisk identificeres ribosomalt RNA ved sedimentationskoefficienten for suspenderede partikler centrifugeret under standardbetingelser, hvilket er betegnet med bogstavet S for "Svedberg-enheder.".

En af de interessante egenskaber ved denne enhed er, at den ikke er additiv, dvs. 10S plus 10S er ikke 20S. Af denne grund er der en vis forvirring relateret til ribosomernes endelige størrelse..

Prokaryoter

I bakterier, arkæer, mitokondrier og kloroplaster indeholder den lille enhed af ribosomet 16S ribosomalt RNA. Mens den store underenhed indeholder to arter af ribosomalt RNA: 5S og 23S.

Eukaryoter

I eukaryoter findes derimod 18S ribosomalt RNA i den lille underenhed, og den store underenhed, 60S, indeholder tre typer ribosomalt RNA: 5S, 5.8S og 28S. I denne afstamning har ribosomer tendens til at være større, mere komplekse og mere rigelige end i prokaryoter..

Hvordan syntetiseres det?

Gener placering

Ribosomalt RNA er den centrale komponent i ribosomer, så syntese er en uundværlig begivenhed i cellen. Syntese finder sted i nucleolus, en region inden i kernen, der ikke er afgrænset af en biologisk membran.

Maskineriet er ansvarlig for at samle ribosomenhederne i nærværelse af visse proteiner.

De ribosomale RNA-gener er organiseret på forskellige måder afhængigt af afstamningen. Husk at et gen er et segment af DNA, der koder for en fænotype.

I tilfælde af bakterier er generne for 16S, 23S og 5S ribosomale RNA'er organiseret og transkriberet sammen i en operon. Denne "gener sammen" organisation er meget almindelig i prokaryote gener..

I modsætning hertil er eukaryoter, mere komplekse organismer med en membranafgrænset kerne, organiseret i tandem. Hos os mennesker er de gener, der koder for ribosomalt RNA, organiseret i fem "klynger" placeret på kromosomer 13, 14, 15, 21 og 22. Disse regioner kaldes NOR.

Start af transkription

I cellen er RNA-polymerase et enzym, der er ansvarlig for at tilføje nukleotider til RNA-tråde. De danner et molekyle af disse fra et DNA-molekyle. Denne proces til dannelse af et RNA efter en DNA-hærdning er kendt som transkription. Der findes forskellige typer RNA-polymeraser.

Generelt udføres transkriptionen af ​​ribosomale RNA'er af RNA-polymerase I med undtagelse af 5S-ribosomalt RNA, hvis transkription udføres af RNA-polymerase III. 5S har også den ejendommelighed, at den transskriberes uden for kernen.

Promotorerne til RNA-syntese består af to elementer rige på GC-sekvenser og en central region, her begynder transkriptionen.

Hos mennesker binder de transkriptionsfaktorer, der er nødvendige for processen, til det centrale område og giver anledning til præinitieringskomplekset, som består af TATA-boksen og TBP-associerede faktorer..

Når alle faktorerne er sammen, binder RNA-polymerase I sammen med andre transkriptionsfaktorer til den centrale region af promotoren til dannelse af initieringskomplekset..

Forlængelse og afslutning af transkription

Senere sker det andet trin i transkriptionsprocessen: forlængelse. Her forekommer selve transkriptionen og involverer tilstedeværelsen af ​​andre katalytiske proteiner, såsom topoisomerase..

I eukaryoter har de transkriptionelle enheder af ribosomale gener en DNA-sekvens i 3'-enden med en sekvens kendt som Sal-boksen, hvilket indikerer slutningen af ​​transkription.

Efter transkription af de tandordnede ribosomale RNA'er finder biogenesen af ​​ribosomerne sted i kernen. Ribosomale gentranskripter modnes og associeres med proteiner til dannelse af ribosomale enheder.

Før afslutning opstår dannelsen af ​​en række "riboproteiner". Som i messenger-RNA'er er processen med splejsning er drevet af små nukleolære ribonukleoproteiner eller snRNP'er.

Det splejsning det er en proces, hvor introner (ikke-kodende sekvenser), der normalt "afbryder" exoner (sekvenser, der koder for det pågældende gen) elimineres.

Processen fører til mellemprodukter af 20S indeholdende 18S rRNA og 32S indeholdende 5.8S og 28S rRNA.

Modifikationer efter transkription

Efter at ribosomale RNA'er stammer, gennemgår de yderligere ændringer. Disse involverer methyleringer (tilsætning af en methylgruppe) på ca. 100 nukleotider pr. Ribosom ved 2'-OH-gruppen i ribosomet. Derudover forekommer isomerisering af mere end 100 uridiner til pseudo-uridinformen..

Struktur

Ligesom DNA er RNA sammensat af en nitrogenholdig base kovalent bundet til en phosphatrygrad..

De fire nitrogenholdige baser, der danner dem, er adenin, cytosin, uracil og guanin. I modsætning til DNA er RNA imidlertid ikke et dobbeltbåndsmolekyle, men et enkelt bånd..

Ligesom transfer-RNA er ribosomalt RNA karakteriseret ved at have en ret kompleks sekundær struktur med specifikke bindingsregioner, der genkender messenger-RNA og transfer-RNA'er..

Funktioner

Ribosomalt RNAs vigtigste funktion er at tilvejebringe en fysisk struktur, der gør det muligt at tage messenger-RNA og afkode det til aminosyrer for at danne proteiner.

Proteiner er biomolekyler med en lang række funktioner - fra transport af ilt, såsom hæmoglobin, til understøttende funktioner.

Anvendelighed

Ribosomalt RNA anvendes i vid udstrækning, både inden for molekylærbiologi og evolution såvel som inden for medicin..

Hvis du vil vide de fylogenetiske sammenhænge, ​​er der flere problemer mellem to grupper af organismer - det vil sige, hvordan organismerne er relateret til hinanden med hensyn til slægtskab - ribosomale RNA-gener bruges ofte som tag.

De er meget nyttige som molekylære markører takket være deres lave evolutionære hastigheder (disse typer sekvenser er kendt som "konserverede sekvenser").

Faktisk blev en af ​​de mest berømte fylogenetiske rekonstruktioner inden for området biologi udført af Carl Woese og kolleger ved hjælp af 16S ribosomale RNA-sekvenser. Resultaterne af denne undersøgelse gjorde det muligt at opdele levende organismer i tre domæner: arkæer, bakterier og eukaryoter..

På den anden side er ribosomalt RNA ofte målet for mange antibiotika, der anvendes i medicin til at helbrede en lang række sygdomme. Det er logisk at antage, at ved at angribe proteinproduktionssystemet til en bakterie, vil det straks blive påvirket..

Udvikling

Det spekuleres i, at ribosomer, som vi kender dem i dag, begyndte deres dannelse i meget fjerne tider tæt på dannelsen af ​​LUCA (for dets akronym i Engelsk sidste universelle fælles forfader eller sidste universelle fælles forfader).

Faktisk siger en af ​​hypoteserne om livets oprindelse, at livet stammer fra et RNA-molekyle - da det har de nødvendige autokatalytiske evner til at blive betragtet som et af livets forløbsmolekyler..

Forskerne foreslår, at de nuværende ribosomforløbere ikke var så selektive med aminosyrer og accepterede både l- og d-isomerer. I dag er det bredt kendt, at proteiner udelukkende dannes fra aminoform l.

Derudover har ribosomalt RNA evnen til at katalysere peptidyltransferase-reaktionen. Dette kendetegn ved at tjene som et nukleotidregister kombineret med dets katalytiske evner gør det til et nøgleelement i udviklingen af ​​de første former på jorden.

Referencer

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemi. 5. udgave. New York: W H Freeman. Afsnit 29.3, Et ribosom er en ribonukleoproteinpartikel (70S) lavet af en lille (30S) og en stor (50S) underenhed. Tilgængelig på: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitation til biologi. Panamerican Medical Ed..
  3. Fox, G. E. (2010). Oprindelse og udvikling af ribosomet. Cold Spring Harbour perspektiver i biologi, to(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton og Hall lærebog om medicinsk fysiologi e-bog. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Gener Bind 1. Vend tilbage.
  6. Lodish, H. (2005). Cellulær og molekylærbiologi. Panamerican Medical Ed..
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomstruktur og mekanismen for translation. Celle, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R., og Case, C. L. (2007). Introduktion til mikrobiologi. Panamerican Medical Ed..
  9. Wilson, D. N., & Cate, J. H. D. (2012). Strukturen og funktionen af ​​det eukaryote ribosom. Cold Spring Harbour perspektiver i biologi, 4(5), a011536.

Endnu ingen kommentarer