Dzielić:
Rybosomalny RNA w jaki sposób jest syntetyzowany, rodzaje i struktura, funkcje
The RNA rybosomalnylub rybosomalny, w biologii komórkowej, jest najważniejszym składnikiem strukturalnym rybosomów. Dlatego mają one nieodzowną rolę w syntezie białek i są najbardziej obfite w stosunku do innych głównych typów RNA: messenger i transfer.
Synteza białek jest kluczowym wydarzeniem we wszystkich żywych organizmach. Wcześniej uważano, że RNA rybosomalny nie bierze czynnego udziału w tym zjawisku i że odgrywa jedynie rolę strukturalną. Obecnie istnieją dowody, że RNA ma funkcje katalityczne i jest prawdziwym katalizatorem syntezy białek.
U eukariontów geny, które dają początek temu typowi RNA, są zorganizowane w regionie jądra zwanego jąderkiem. Rodzaje RNA są zazwyczaj klasyfikowane w zależności od ich zachowania w sedymentacji, dlatego towarzyszy im litera S „jednostek Svedberga”..
Indeks
- 1 Rodzaje
- 1.1 Jednostki Svedberg
- 1.2 Prokarionty
- 1.3 Eukarionty
- 2 Jak to jest syntetyzowane?
- 2.1 Lokalizacja genów
- 2.2 Początek transkrypcji
- 2.3 Wydłużenie i koniec transkrypcji
- 2.4 Modyfikacje potranskrypcyjne
- 3 Struktura
- 4 funkcje
- 5 Możliwość zastosowania
- 6 Ewolucja
- 7 referencji
Typy
Jedną z najbardziej uderzających różnic między liniami eukariotycznymi i prokariotycznymi jest skład pod względem rybosomalnego RNA, który tworzy ich rybosomy. Prokarioty mają mniejsze rybosomy, podczas gdy rybosomy u eukariontów są większe.
Rybosomy są podzielone na duże i małe podjednostki. Mały zawiera pojedynczą cząsteczkę rybosomalnego RNA, podczas gdy większa zawiera większą cząsteczkę i dwie mniejsze, w przypadku eukariontów.
Najmniejszy rybosomalny RNA w bakteriach może mieć od 1500 do 3000 nukleotydów. U ludzi rybosomalny RNA osiąga dłuższe długości, od 1800 do 5000 nukleotydów.
Rybosomy są fizycznymi jednostkami, w których zachodzi synteza białek. Składają się z około 60% rybosomalnego RNA. Reszta to białka.
Jednostki Svedberga
Historycznie, rybosomalny RNA jest identyfikowany przez współczynnik sedymentacji zawieszonych cząstek odwirowywanych w standardowych warunkach, co oznaczono literą S „jednostek Svedberga”..
Jedną z interesujących właściwości tej jednostki jest to, że nie jest addytywna, to znaczy 10S plus 10S nie są 20S. Z tego powodu istnieje pewne zamieszanie związane z ostatecznym rozmiarem rybosomów.
Prokarionty
U bakterii, archeonów, mitochondriów i chloroplastów mała jednostka rybosomu zawiera 16S rybosomalny RNA. Podczas gdy duża podjednostka zawiera dwa gatunki rybosomalnego RNA: 5S i 23S.
Eukarionty
Z drugiej strony, eukarioty, 18S rybosomalny RNA znajduje się w małej podjednostce, a duża podjednostka, 60S, zawiera trzy typy rybosomalnego RNA: 5S, 5,8S i 28S. W tej linii rybosomy są zwykle większe, bardziej złożone i bardziej obfite niż u prokariotów.
Jak jest syntetyzowany?
Lokalizacja genów
RNA rybosomalny jest centralnym składnikiem rybosomów, więc jego synteza jest niezbędnym zdarzeniem w komórce. Synteza zachodzi w jąderku, regionie wewnątrz jądra, który nie jest ograniczony przez błonę biologiczną.
Maszyna jest odpowiedzialna za składanie jednostek rybosomów w obecności pewnych białek.
Geny rybosomalnego RNA są zorganizowane na różne sposoby, w zależności od linii. Przypomnijmy, że gen to segment DNA, który koduje fenotyp.
W przypadku bakterii geny rybosomalnych RNA 16S, 23S i 5S są zorganizowane i transkrybowane razem w operonie. Ta organizacja „genów razem” jest bardzo powszechna w genach prokariotów.
Natomiast eukarionty, bardziej złożone organizmy z jądrem rozgraniczonym błoną, są zorganizowane w tandemie. W nas, ludziach, geny kodujące rybosomalny RNA są zorganizowane w pięć „grup” zlokalizowanych na chromosomach 13, 14, 15, 21 i 22. Regiony te nazywane są NOR.
Początek transkrypcji
W komórce polimeraza RNA jest enzymem odpowiedzialnym za dodawanie nukleotydów do nici RNA. Tworzą z nich cząsteczkę z cząsteczki DNA. Ten proces tworzenia RNA po hartowaniu DNA jest znany jako transkrypcja. Istnieje kilka rodzajów polimeraz RNA.
Ogólnie, transkrypcja rybosomalnego RNA jest przeprowadzana przez polimerazę I RNA, z wyjątkiem rybosomalnego RNA 5S, którego transkrypcja jest przeprowadzana przez polimerazę RNA III. 5S ma również tę właściwość, że jest transkrybowany z jąderka.
Promotory syntezy RNA składają się z dwóch elementów bogatych w sekwencje GC i regionu centralnego, tutaj rozpoczyna się transkrypcja.
U ludzi czynniki transkrypcyjne niezbędne dla procesu łączą się z regionem centralnym i powodują powstanie kompleksu przedinicjacyjnego, który składa się ze skrzynki TATA i czynników związanych z TBP.
Po połączeniu wszystkich czynników polimeraza RNA I wraz z innymi czynnikami transkrypcyjnymi wiąże się z centralnym regionem promotora, tworząc kompleks inicjacyjny.
Wydłużenie i koniec transkrypcji
Następnie następuje drugi etap procesu transkrypcji: wydłużenie. Tutaj występuje sama transkrypcja i obejmuje obecność innych białek katalitycznych, takich jak topoizomeraza.
U eukariontów jednostki transkrypcyjne genów rybosomalnych mają sekwencję DNA na końcu 3 'z sekwencją znaną jako pole Sal, co oznacza koniec transkrypcji.
Po transkrypcji rybosomalnych RNA uporządkowanych w tandemie, biogeneza rybosomów zachodzi w jąderku. Transkrypty genów rybosomalnych dojrzewają i łączą się z białkami, tworząc jednostki rybosomalne.
Przed zakończeniem dochodzi do powstania szeregu „ryboprotein”. Jak w informacyjnym RNA, proces łączenie jest kierowany przez małe jąderkowe rybonukleoproteiny lub snRNP, dla jego akronimu w języku angielskim.
The łączenie jest to proces, w którym introny (sekwencje niekodujące) są usuwane, które zazwyczaj „przerywają” egzony (sekwencje kodujące dany gen).
Proces prowadzi do pośredników 20S zawierających rRNA 18S i 32S, które zawierają rRNA 5,8S i 28S.
Modyfikacje potranskrypcyjne
Po powstaniu rybosomalnego RNA ulegają dodatkowym modyfikacjom. Obejmują one metylację (dodanie grupy metylowej) około 100 nukleotydów na rybosom w grupie 2'-OH rybosomu. Ponadto występuje izomeryzacja ponad 100 urydyn do postaci pseudourydyny.
Struktura
Podobnie jak DNA, RNA składa się z azotowej zasady związanej wiązaniem kowalencyjnym ze szkieletem fosforanowym.
Cztery tworzące je zasady azotowe to adenina, cytozyna, uracyl i guanina. Jednak w przeciwieństwie do DNA, RNA nie jest cząsteczką dwuzakresową, ale prostym pasmem.
Podobnie jak transfer RNA, rybosomalny RNA charakteryzuje się raczej złożoną strukturą drugorzędową, ze specyficznymi regionami wiążącymi, które rozpoznają informacyjny RNA i przenoszą RNA..
Funkcje
Główną funkcją rybosomalnego RNA jest dostarczenie fizycznej struktury, która pozwala na pobieranie informacyjnego RNA i dekodowanie go na aminokwasy, tworząc białka.
Białka są biomolekułami o szerokim zakresie funkcji - od transportu tlenu, takiego jak hemoglobina, po funkcje wspomagające.
Możliwość zastosowania
RNA rybosomalny jest szeroko stosowany, zarówno w dziedzinie biologii molekularnej i ewolucji, jak i medycyny.
Jeśli ktoś chce poznać związki filogenetyczne, więcej problemów między dwiema grupami organizmów - to znaczy, w jaki sposób organizmy odnoszą się do siebie, w kategoriach pokrewieństwa - geny rybosomalnego RNA są zwykle używane jako etykiety..
Są one bardzo przydatne jako markery molekularne dzięki ich niskim szybkościom ewolucyjnym (ten typ sekwencji jest znany jako „sekwencje konserwatywne”).
W rzeczywistości jedną z najsłynniejszych rekonstrukcji filogenetycznych w dziedzinie biologii przeprowadził Carl Woese i współpracownicy przy użyciu 16S sekwencji rybosomalnego RNA. Wyniki tego badania umożliwiły podział żywych organizmów na trzy domeny: archeony, bakterie i eukarioty..
Z drugiej strony, rybosomalny RNA jest zwykle celem wielu antybiotyków, które są stosowane w dziedzinie medycyny do leczenia szerokiego zakresu chorób. Logiczne jest założenie, że atakując system produkcji białka bakterii, zostanie on natychmiast dotknięty.
Ewolucja
Spekuluje się, że rybosomy, jak je dziś znamy, zaczęły się formować w bardzo odległych czasach, blisko powstawania LUCA (przez jego inicjały w Angielski ostatni powszechny wspólny przodek lub ostatni powszechny wspólny przodek).
W rzeczywistości jedna z hipotez dotyczących pochodzenia życia stwierdza, że życie pochodzi z cząsteczki RNA - ponieważ posiada ona niezbędne zdolności autokatalityczne, aby być uważanym za jedną z cząsteczek prekursorowych życia.
Naukowcy proponują, że prekursory obecnych rybosomów nie były tak selektywne z aminokwasami, przyjmując zarówno izomery lid. Obecnie powszechnie wiadomo, że białka powstają wyłącznie z aminokwasów.
Ponadto rybosomalny RNA ma zdolność katalizowania reakcji transferazy peptydylowej, która to cecha służenia jako repozytorium nukleotydów, w połączeniu z jej możliwościami katalitycznymi, czyni z niej kluczowy element w ewolucji pierwszych form na ziemi..
Referencje
- Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biochemia 5. edycja. Nowy Jork: W H Freeman. Sekcja 29.3, Rybosom to cząsteczka rybonukleoproteiny (70S) wykonana z małej (30S) i dużej (50S) podjednostki. Dostępne pod adresem: ncbi.nlm.nih.gov
- Curtis, H. i Schnek, A. (2006). Zaproszenie do biologii. Ed. Panamericana Medical.
- Fox, G. E. (2010). Pochodzenie i ewolucja rybosomu. Perspektywy Cold Spring Harbor w biologii, 2(9), a003483.
- Hall, J. E. (2015). Guyton and Hall podręcznik fizjologii medycznej e-Book. Elsevier Health Sciences.
- Lewin, B. (1993). Geny Tom 1. Reverte.
- Lodish, H. (2005). Biologia komórkowa i molekularna. Ed. Panamericana Medical.
- Ramakrishnan, V. (2002). Struktura rybosomu i mechanizm translacji. Komórka, 108(4), 557-572.
- Tortora, G. J., Funke, B. R. i Case, C. L. (2007). Wprowadzenie do mikrobiologii. Ed. Panamericana Medical.
- Wilson, D. N., i Cate, J. H. D. (2012). Struktura i funkcja rybosomu eukariotycznego. Perspektywy Cold Spring Harbor w biologii, 4(5), a011536.