Ribosomaalne RNA, kuidas seda sünteesitakse, tüübid ja struktuur, funktsioonid



The Ribosomaalne RNAvõi ribosomaalne rakulises bioloogias on ribosoomide kõige olulisem struktuurne komponent. Seetõttu on neil valkude sünteesil hädavajalik roll ja see on kõige rohkem RNA teiste peamiste liikide puhul: messenger ja ülekanne..

Valkude süntees on kõigi elusorganismide oluline sündmus. Varem arvati, et ribosomaalne RNA ei osalenud aktiivselt selles nähtuses ja et tal oli vaid struktuuriline roll. Tänapäeval on tõendeid, et RNA-l on katalüütilised funktsioonid ja see on valgu sünteesi tõeline katalüsaator.

Eukarüootides on geenid, mis tekitavad seda tüüpi RNA-d, organiseeritud tuuma piirkonnas, mida nimetatakse nukleiiniks. RNA tüübid klassifitseeritakse tavaliselt sõltuvalt nende käitumisest settimisel, mistõttu on nendega kaasas Svedbergi üksuste täht S..

Indeks

  • 1 tüübid
    • 1.1 Svedbergi üksused
    • 1.2 Prokarüootid
    • 1.3 Eukarüootid
  • 2 Kuidas seda sünteesitakse?
    • 2.1 Geenide asukoht
    • 2.2 Transkriptsiooni algus
    • 2.3 Transkriptsiooni pikenemine ja lõpp
    • 2.4 Transkriptsioonijärgsed muudatused
  • 3 Struktuur
  • 4 Funktsioonid
  • 5 Kohaldatavus
  • 6 Evolutsioon
  • 7 Viited

Tüübid

Üks kõige silmapaistvamaid erinevusi eukarüootsete ja prokarüootsete liinide vahel on nende ribosoomide moodustava ribosoomi RNA koostis. Prokarüootidel on väiksemad ribosoomid, samas kui ribosoomid eukarüootides on suuremad.

Ribosoomid on jagatud suurteks ja väikesteks allüksusteks. Väike sisaldab ribosomaalse RNA ühe molekuli, samas kui suurem on suurem molekul ja kaks väiksemat, eukarüootide puhul..

Väikseim ribosomaalne RNA bakterites võib sisaldada 1500 kuni 3000 nukleotiidi. Inimestel jõuab ribosomaalne RNA pikema pikkusega, vahemikus 1800 kuni 5000 nukleotiidi.

Ribosoomid on füüsilised isikud, kus toimub valgu süntees. Nad koosnevad ligikaudu 60% ribosomaalsest RNA-st. Ülejäänud on valgud.

Svedbergi üksused

Ajalooliselt identifitseeritakse ribosomaalne RNA standardseisundis tsentrifuugitud suspendeeritud osakeste sedimentatsioonikoefitsiendiga, mida tähistatakse "Svedbergi üksuste" tähega S..

Üks selle üksuse huvitavaid omadusi on see, et see ei ole aditiivne, st 10S pluss 10S ei ole 20S. Seetõttu on ribosoomide lõpliku suurusega seotud segadus.

Prokarüootid

Bakterites, araakudes, mitokondrites ja kloroplastides sisaldab ribosoomi väike ühik 16S ribosomaalset RNA-d. Kuigi suur alaühik sisaldab kahte ribosomaalse RNA liiki: 5S ja 23S.

Eukarüootid

Eukarüootid, teisest küljest, 18S ribosomaalne RNA leitakse väikestes allüksustes ja suur subühik, 60S, sisaldab kolme tüüpi ribosomaalset RNA: 5S, 5.8S ja 28S. Selles liinil on ribosoomid tavaliselt suuremad, keerukamad ja rikkamad kui prokarüootides.

Kuidas seda sünteesitakse?

Geenide asukoht

Ribosoomi RNA on ribosoomide keskne komponent, seega on selle süntees rakus hädavajalik sündmus. Süntees toimub tuumas, tuuma sees olevas piirkonnas, mida ei piira bioloogiline membraan.

Masin vastutab ribosoomide ühikute kokkupanemise eest teatud valkude juuresolekul.

Ribosomaalsed RNA geenid on järjestatud erinevatel viisidel, sõltuvalt sugulusest. Tuletame meelde, et geen on DNA segment, mis kodeerib fenotüüpi.

Bakterite puhul on 16S, 23S ja 5S ribosomaalsete RNAde geenid organiseeritud ja transkribeeritud operonis. See "geenide koos" korraldus on prokarüootide geenides väga levinud.

Seevastu on eukarüootid, mis on keerulisemad membraani piiritletud tuumaga organismid, organiseeritud tandemina. Meie, inimeste puhul on ribosoomi RNA-d kodeerivad geenid struktureeritud viide "rühma", mis paiknevad kromosoomides 13, 14, 15, 21 ja 22. Neid piirkondi nimetatakse NORiks.

Transkriptsiooni algus

Rakus on RNA polümeraas ensüüm, mis vastutab nukleotiidide lisamise eest RNA ahelatele. Nad moodustavad DNA molekuli DNA molekulist. Seda meetodit RNA moodustamiseks pärast karastatavat DNA-d tuntakse transkriptsioonina. RNA polümeraase on mitut tüüpi.

Üldiselt teostatakse ribosomaalsete RNA-de transkriptsioon RNA polümeraas I, välja arvatud 5S ribosomaalne RNA, mille transkriptsioon viiakse läbi RNA polümeraasiga III. 5S omab ka iseärasust, et see transkribeeritakse nukleoolist välja.

RNA sünteesi promootorid koosnevad kahest elemendist, mis on rikkad GC järjestustega ja keskses piirkonnas, siin algab transkriptsioon.

Inimestel ühinevad protsessi jaoks vajalikud transkriptsioonifaktorid keskse piirkonnaga ja tekitavad alustamiseelset kompleksi, mis koosneb TATA-karbist ja TBP-ga seotud teguritest..

Kui kõik tegurid on koos, seondub RNA polümeraas I koos teiste transkriptsioonifaktoritega promootori kesksele piirkonnale, moodustades initsiatsioonikompleksi..

Transkriptsiooni pikenemine ja lõpp

Seejärel toimub transkriptsiooniprotsessi teine ​​etapp: pikenemine. Siin esineb transkriptsioon ise ja see hõlmab teiste katalüütiliste valkude, nagu topoisomeraasi olemasolu.

Eukarüootides on ribosomaalsete geenide transkriptsiooniüksustel 3'-otsas DNA järjestus, mis on tuntud kui Sal-kast, mis näitab transkriptsiooni lõppu..

Pärast tandemiga tellitud ribosomaalsete RNA transkriptsioonide toimumist toimub nukleosoolis ribosoomide biogenees. Ribosomaalsete geenide transkriptid küpsevad ja seostuvad valkudega ribosomaalsete ühikute moodustamiseks.

Enne katkestamist toimub "riboproteiinide" seeria moodustumine. Nagu messenger RNAs, on protsess splaissimine on juhitud väikeste nukleolaarsete ribonukleoproteiinide või snRNP-de poolt akronüümile inglise keeles.

The splaissimine see on protsess, kus intronid (mittekodeerivad järjestused) kustutatakse, mis tavaliselt "katkestavad" eksoneid (järjestused, mis kodeerivad kõnealuse geeni).

Selle protsessi tulemuseks on 20S vahendajad, mis sisaldavad 18S ja 32S rRNA-d, mis sisaldavad 5,8S ja 28S rRNA-d.

Transkriptsioonijärgsed modifikatsioonid

Pärast ribosomaalsete RNAde päritolu läbivad nad täiendavad modifikatsioonid. Need hõlmavad metüülimist (metüülrühma lisamine) umbes 100 nukleotiidi ribosoomi kohta ribosoomi 2'-OH rühmas. Lisaks toimub enam kui 100 uridiini isomerisatsioon pseudo-uridiini vormiks.

Struktuur

Sarnaselt DNA-ga koosneb RNA lämmastiku alusest, mis on seotud kovalentse sidemega fosfaat-karkassiga.

Neli lämmastiku alust, mis neid moodustavad, on adeniin, tsütosiin, uratsiil ja guaniin. Kuid erinevalt DNA-st ei ole RNA kaksikriba molekul, vaid lihtne bänd.

Sarnaselt ülekande RNA-le iseloomustab ribosomaalset RNA-d üsna keerulise sekundaarse struktuuriga, spetsiifiliste sidumispiirkondadega, mis tunnevad ära messenger RNA-d ja ülekande RNA-d..

Funktsioonid

Ribosomaalse RNA peamine ülesanne on pakkuda füüsilist struktuuri, mis võimaldab võtta messenger RNA-d ja dekodeerida see aminohapeteks, moodustades valke.

Valgud on mitmesuguseid funktsioone omavad biomolekulid - alates hapnikutranspordist, näiteks hemoglobiinist, kuni toetavatesse funktsioonidesse.

Kohaldatavus

Ribosomaalset RNA-d kasutatakse laialdaselt nii molekulaarbioloogia kui ka evolutsiooni ning meditsiini valdkonnas.

Kui soovitakse teada filogeneetilisi suhteid, siis kahe organismi rühma vahel on rohkem probleeme - see tähendab, kuidas organismid suguluses on seotud - ribosoomi RNA geene kasutatakse tavaliselt etikettidena..

Nad on väga kasulikud molekulaarsete markeritena tänu nende madalatele evolutsioonikiirustele (seda tüüpi järjestusi tuntakse "konserveerunud järjestustena")..

Tegelikult viis üks bioloogia valdkonna kuulsamaid filogeneetilisi rekonstruktsioone Carl Woese ja koostööpartnerid, kes kasutasid 16S ribosomaalset RNA järjestust. Selle uuringu tulemused võimaldasid elusorganismide jagunemist kolmesse valdkonda: araak, bakterid ja eukarüootid..

Teisest küljest on ribosomaalne RNA tavaliselt paljude antibiootikumide sihtmärk, mida kasutatakse meditsiini valdkonnas paljude erinevate haiguste ravimiseks. On loogiline eeldada, et bakteri valgu tootmise süsteemi rünnamisega mõjutab see kohe.

Evolutsioon

Spekuleeritakse, et ribosoomid, nagu me neid täna teame, alustasid oma moodustumist väga kaugel, LUCA moodustumise lähedal (oma initsiaalidega Inglise viimane universaalne ühine esivanem või viimane universaalne ühine esivanem).

Tegelikult ütleb üks elu päritolu hüpoteesidest, et elu pärineb RNA molekulist - kuna tal on vajalikud autokatalüütilised võimed, mida tuleb pidada üheks elu lähtemolekuliks..

Teadlased soovitavad, et praeguste ribosoomide prekursorid ei oleks aminohapetega nii selektiivsed, et nad aktsepteeriksid mõlemaid isomeere l ja d. Tänapäeval on üldteada, et valke moodustavad ainult aminohapped.

Lisaks on ribosomaalsel RNA-l võime katalüseerida peptidüül-transferaasi reaktsiooni, mis iseloomustab seda, et see toimib nukleotiidide hoidlasena koos selle katalüütiliste võimetega, mis on peamine element esimeste vormide arengus maa peal..

Viited

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokeemia 5. väljaanne. New York: W H Freeman. Punkt 29.3, Ribosoom on ribonukleoproteiini osake (70S), mis on valmistatud väikesest (30S) ja suurest (50S) allüksusest. Saadaval aadressil: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Kutse bioloogiasse. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). Ribosoomi päritolu ja areng. Külma kevadise sadama perspektiivid bioloogias, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton ja Hall meditsiinilise füsioloogia e-raamatu õpik. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Geenid 1. köide. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Rakuline ja molekulaarbioloogia. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosoomi struktuur ja tõlkimise mehhanism. Cell, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007). Mikrobioloogia tutvustus. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N., & Cate, J. H. D. (2012). Eukarüootsete ribosoomide struktuur ja funktsioon. Külma kevadise sadama perspektiivid bioloogias, 4(5), a011536.