Ribosomska RNA, kako se sintetizira, vrste in struktura, funkcije



The Ribosomska RNAali ribosomal, v celični biologiji, je najpomembnejša strukturna komponenta ribosomov. Zato imajo nepogrešljivo vlogo pri sintezi beljakovin in so najbolj razširjene glede na druge glavne vrste RNA: selitev in prenos.

Sinteza beljakovin je ključni dogodek v vseh živih organizmih. Prej je veljalo, da ribosomska RNA ni aktivno sodelovala pri tem pojavu in da je imela le strukturno vlogo. Danes obstajajo dokazi, da ima RNA katalitične funkcije in je pravi katalizator sinteze beljakovin.

Pri evkariontih so geni, ki povzročajo to vrsto RNA, organizirani v območju jedra, ki se imenuje nukleol. Tipi RNA so običajno razvrščeni glede na njihovo vedenje v sedimentaciji, zato jih spremlja črka S "Svedbergovih enot"..

Indeks

  • 1 Vrste
    • 1.1 Enote Svedberg
    • 1.2 Prokarionti
    • 1.3 Eukarioti
  • 2 Kako se sintetizira?
    • 2.1 Lokacija genov
    • 2.2 Začetek prepisovanja
    • 2.3 Raztezek in konec transkripcije
    • 2.4 Naknadne spremembe
  • 3 Struktura
  • 4 Funkcije
  • 5 Uporaba
  • 6 Razvoj
  • 7 Reference

Vrste

Ena od najbolj opaznih razlik med evkariontskimi in prokariontskimi linijami je sestava v smislu ribosomske RNA, ki predstavlja njihove ribosome. Prokarioti imajo manjše ribosome, medtem ko so ribosomi v evkariontih večji.

Ribosomi so razdeljeni na velike in majhne podenote. Majhna vsebuje eno molekulo ribosomske RNA, medtem ko večja vsebuje večjo molekulo in dve manjši, v primeru evkariontov..

Najmanjša ribosomska RNA v bakterijah lahko ima od 1500 do 3000 nukleotidov. Pri ljudeh ribosomska RNA doseže daljše dolžine, med 1800 in 5000 nukleotidi.

Ribosomi so fizične entitete, pri katerih poteka sinteza beljakovin. Sestavljeni so iz približno 60% ribosomske RNA. Ostalo so beljakovine.

Enote Svedberg

V preteklosti je ribosomska RNA identificirana s sedimentacijskim koeficientom suspendiranih delcev, centrifugiranih pod standardnimi pogoji, kar je označeno s črko S "Svedbergovih enot"..

Ena izmed zanimivih lastnosti te enote je, da ni aditiv, to pomeni, da 10S plus 10S ni 20S. Zaradi tega obstaja nekaj zmede glede končne velikosti ribosomov.

Prokarionti

Pri bakterijah, arhahah, mitohondrijih in kloroplastih majhna enota ribosoma vsebuje 16S ribosomsko RNA. Medtem ko velika podenota vsebuje dve vrsti ribosomske RNA: 5S in 23S.

Eukarioti

Eukarioti, na drugi strani, 18S ribosomske RNA najdemo v majhni podenoti in velika podenota, 60S, vsebuje tri vrste ribosomske RNA: 5S, 5.8S in 28S. V tem rodu so ribosomi običajno večji, bolj zapleteni in bolj obilni kot pri prokariotih.

Kako se sintetizira?

Lokacija genov

Ribosomska RNA je osrednja sestavina ribosomov, zato je njena sinteza nepogrešljiv dogodek v celici. Sinteza poteka v jedru, v notranjosti jedra, ki ni omejeno z biološko membrano.

Stroji so odgovorni za sestavljanje enot ribosomov v prisotnosti nekaterih beljakovin.

Geni ribosomske RNA so organizirani na različne načine, odvisno od vrste. Spomnimo se, da je gen segment DNK, ki kodira fenotip.

V primeru bakterij so geni za ribosomske RNA 16S, 23S in 5S organizirani in prepisani skupaj v operon. Ta organizacija "genov skupaj" je zelo pogosta v genih prokariotov.

V nasprotju s tem so evkarionti, bolj zapleteni organizmi z jedrom, omejenim z membrano, organizirani v tandemu. Pri nas, pri ljudeh, so geni, ki kodirajo za ribosomsko RNA, organizirani v pet "skupin", ki se nahajajo na kromosomih 13, 14, 15, 21 in 22. Te regije se imenujejo NOR.

Začetek prepisovanja

V celici je RNA polimeraza encim, ki je odgovoren za dodajanje nukleotidov v pramenove RNA. Ti tvorijo molekulo teh iz molekule DNA. Ta proces oblikovanja RNA po DNA, kot je bil kaljen, je znan kot transkripcija. Obstaja več vrst RNA polimeraz.

Na splošno se transkripcija ribosomskih RNA izvaja z RNA polimerazo I, z izjemo 5S ribosomske RNA, katere transkripcija se izvaja z RNA polimerazo III. 5S ima tudi posebnost, da se prepiše iz jedra.

Promotorji sinteze RNA sestojijo iz dveh elementov, bogatih s sekvencami GC in osrednje regije, kjer se začne transkripcija.

Pri ljudeh so transkripcijski faktorji, potrebni za proces, povezani s centralno regijo in povzročajo kompleks prediniciacije, ki je sestavljen iz okenca TATA in dejavnikov, povezanih s TBP.

Ko so vsi faktorji skupaj, se RNA polimeraza I skupaj z drugimi transkripcijskimi faktorji veže na osrednjo regijo promotorja, da oblikuje iniciacijski kompleks..

Raztezek in konec transkripcije

Nato sledi drugi korak procesa transkripcije: raztezek. Tukaj pride do prepisovanja in vključuje prisotnost drugih katalitičnih proteinov, kot je topoizomeraza.

Pri evkariontih imajo transkripcijske enote ribosomskih genov zaporedje DNA na 3 'koncu s sekvenco, znano kot polje Sal, ki označuje konec transkripcije..

Ko se pojavi transkripcija ribosomskih RNA v tandemu, poteka biogeneza ribosomov v jedru. Transkripti ribosomskih genov dozorevajo in se povezujejo z beljakovinami, da tvorijo ribosomske enote.

Pred prenehanjem nastane vrsta "riboproteinov". Kot v RNA sporočil, proces spajanje je usmerjen z majhnimi nukleolarnimi ribonukleoproteini ali snRNP, za njegovo kratico v angleščini.

The spajanje gre za proces, pri katerem se intron (nekodirajoče sekvence) izbrišejo, kar ponavadi "prekine" eksone (zaporedja, ki kodirajo za zadevni gen)..

Postopek vodi do 20S posrednikov, ki vsebujejo 18S in 32S rRNA, ki vsebujejo 5,8S in 28S rRNA.

Post-transkripcijske spremembe

Po nastanku ribosomskih RNA se opravijo dodatne spremembe. Ti vključujejo metilacije (dodajanje metilne skupine) okoli 100 nukleotidov na ribosom v 2'-OH skupini ribosoma. Poleg tega pride do izomerizacije več kot 100 uridinov v psevdo-uridinsko obliko.

Struktura

Tako kot DNA, je RNA sestavljena iz dušikove baze, ki jo kovalentna vez veže na fosfatno ogrodje.

Štiri dušikove baze, ki jih tvorijo, so adenin, citozin, uracil in gvanin. Vendar pa za razliko od DNK RNA ni dvopasovna molekula, temveč preprost trak.

Tako kot transferna RNA, je ribosomska RNA značilna precej zapletena sekundarna struktura s specifičnimi veznimi regijami, ki prepoznajo RNA in prenosne RNA..

Funkcije

Glavna funkcija ribosomske RNA je zagotoviti fizikalno strukturo, ki omogoča, da vzamemo RNA in jo dekodiramo v aminokisline, da oblikujemo beljakovine.

Beljakovine so biomolekule s širokim spektrom funkcij - od prenosa kisika, kot je hemoglobin, do podpornih funkcij.

Uporabnost. \ T

Ribosomska RNA se v veliki meri uporablja na področju molekularne biologije in evolucije ter medicine.

Če želimo poznati filogenetske odnose več težav med dvema skupinama organizmov - to je, kako se organizmi med seboj nanašajo, v smislu sorodnosti - se ribosomski RNA geni običajno uporabljajo kot oznake..

So zelo koristni kot molekularni markerji zaradi nizkih stopenj evolucije (ta vrsta sekvenc je znana kot "ohranjena zaporedja")..

Pravzaprav je eno najbolj znanih filogenetskih rekonstrukcij na področju biologije opravil Carl Woese in sodelavci, ki so uporabljali 16S ribosomske RNA sekvence. Rezultati te študije so omogočili delitev živih organizmov na tri področja: arheje, bakterije in evkarionte..

Po drugi strani je ribosomska RNA običajno tarča mnogih antibiotikov, ki se uporabljajo na področju medicine za zdravljenje številnih bolezni. Logično je domnevati, da bo z napadom na bakterijski sistem proizvodnje beljakovin takoj prizadet.

Evolucija

Špekulira se, da so ribosomi, kot jih poznamo danes, začeli nastajati v zelo oddaljenih časih, blizu oblikovanja LUCA (s svojimi začetnicami v Angleški zadnji univerzalni skupni prednik ali zadnji univerzalni skupni prednik).

Pravzaprav ena od hipotez o izvoru življenja navaja, da je življenje izviralo iz molekule RNA - ker ima potrebne avtokatalitične zmogljivosti, da bi jih lahko šteli za eno izmed predhodnih molekul življenja..

Raziskovalci predlagajo, da prekurzorji trenutnih ribosomov niso bili tako selektivni z aminokislinami, ki so sprejemali oba izomera l in d. Danes je splošno znano, da beljakovine tvorijo izključno aminokisline.

Poleg tega je ribosomska RNA sposobna katalizirati reakcijo peptidil transferaze, kar je značilnost, da služi kot skladišče nukleotidov, skupaj s svojimi katalitičnimi sposobnostmi, zaradi česar je ključni element pri razvoju prvih oblik na zemlji..

Reference

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemija 5. izdaja. New York: W H Freeman. Oddelek 29.3, A Ribosom Je Ribonucleoprotein delcev (70S) Izdelano iz malih (30S) in velike (50S) podenote. Na voljo na: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., in Schnek, A. (2006). Vabilo na biologijo. Ed Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). Izvor in razvoj ribosoma. Cold Spring Harbor perspektive v biologiji, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Učbenik Guyton in Hall za medicinsko fiziologijo e-knjige. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Geni Zvezek 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Celična in molekularna biologija. Ed Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Struktura ribosoma in mehanizem prevajanja. Cell, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R., in Case, C. L. (2007). Uvod v mikrobiologijo. Ed Panamericana Medical.
  9. Wilson, D.N., & Cate, J.H.D. (2012). Struktura in funkcija evkariontskega ribosoma. Cold Spring Harbor perspektive v biologiji, 4(5), a011536.