RIBOSOMAALINEN RNA: MITEN SE SYNTETISOIDAAN, TYYPIT JA RAKENNE, TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Ribosomi-RNA tai ribosomaalista, solubiologian, on tärkein rakenneosa ribosomin. Tästä syystä heillä on välttämätön rooli proteiinien synteesissä ja ne ovat runsasisimpia suhteessa muihin RNA: n päätyyppeihin: lähetti ja siirto.

Proteiinisynteesi on ratkaiseva tapahtuma kaikissa elävissä organismeissa. Aiemmin uskottiin, että ribosomaalinen RNA ei ollut aktiivisesti mukana tässä ilmiössä ja että sillä oli vain rakenteellinen rooli. Nykyään on näyttöä siitä, että RNA: lla on katalyyttisiä toimintoja ja että se on todellinen proteiinisynteesin katalyytti.

Lähde: Jane Richardson (Dcrjsr), Wikimedia Commonsista

Eukaryooteissa geenit, jotka aiheuttavat tämän tyyppisen RNA: n, on järjestetty ytimen alueelle, jota kutsutaan ydinosaksi. RNA-tyypit luokitellaan yleensä niiden käyttäytymisestä sedimentaatiossa, siksi niiden mukana on kirjain S "Svedberg-yksiköille".

Tyypit

Yksi silmiinpistävimmistä eroista eukaryoottisten ja prokaryoottisten linjojen välillä on ribosomaalisen RNA: n koostumus, joka muodostaa niiden ribosomit. Prokaryooteilla on pienemmät ribosomit, kun taas eukaryooteissa ribosomit ovat suurempia.

Ribosomit jaetaan suuriin ja pieniin alayksiköihin. Pieni sisältää yhden ribosomaalisen RNA-molekyylin, kun taas iso sisältää yhden suuremman molekyylin ja kaksi pienempää, eukaryoottien tapauksessa.

Pienin ribosomaalinen RNA bakteereissa voi olla 1 500 - 3 000 nukleotidia. Ihmisillä ribosomaalinen RNA saavuttaa suuremmat pituudet, välillä 1800 - 5000 nukleotidia.

Ribosomit ovat fysikaalisia kokonaisuuksia, joissa tapahtuu proteiinisynteesi. Ne koostuvat noin 60% ribosomaalisesta RNA: sta. Loput ovat proteiineja.

Svedbergin yksiköt

Historiallisesti ribosomaalinen RNA tunnistetaan suspendoituneiden hiukkasten, jotka on sentrifugoitu vakio-olosuhteissa, sedimentaatiokerroin, jota merkitään kirjaimella S "Svedbergin yksiköille".

Yksi tämän yksikön mielenkiintoisista ominaisuuksista on, että se ei ole additiivinen, eli 10S plus 10S eivät ole 20S. Tästä syystä ribosomien lopulliseen kokoon liittyy jonkin verran sekaannusta.

prokaryooteissa

Bakteerissa, arhaassa, mitokondrioissa ja kloroplasteissa ribosomin pieni yksikkö sisältää 16S ribosomaalisen RNA: n. Vaikka suuri alayksikkö sisältää kahta ribosomaalisen RNA: n lajia: 5S ja 23S.

eukaryootit

Toisaalta eukaryooteissa 18S-ribosomaalinen RNA löytyy pienestä alayksiköstä ja iso alayksikkö, 60S, sisältää kolmen tyyppisiä ribosomaalisia RNA: ta: 5S, 5.8S ja 28S. Tässä suvussa ribosomit ovat yleensä suurempia, monimutkaisempia ja runsaampia kuin prokaryooteissa.

Kuinka se syntetisoidaan?

Geenien sijainti

Ribosomaalinen RNA on ribosomien keskeinen komponentti, joten sen synteesi on välttämätön tapahtuma solussa. Synteesi tapahtuu ytimessä, ytimen alueella, jota ei rajoita biologinen kalvo.

Kone on vastuussa ribosomiyksiköiden kokoamisesta tiettyjen proteiinien läsnä ollessa.

Ribosomaaliset RNA-geenit on järjestetty eri tavoin suvusta riippuen. Muista, että geeni on DNA-segmentti, joka koodaa fenotyyppiä.

Bakteerien tapauksessa ribosomaalisten RNA: ien 16S, 23S ja 5S geenit järjestetään ja kopioidaan yhdessä operonissa. Tämä "geeni yhdessä" -järjestö on hyvin yleinen prokaryoottisissa geeneissä.

Sitä vastoin eukaryootit, monimutkaisemmat organismit, joilla on membraanilla rajattu ydin, organisoituvat yhdessä. Meissä ihmisissä ribosomaalista RNA: ta koodaavat geenit on jaoteltu viiteen "klusteriin", jotka sijaitsevat kromosomeissa 13, 14, 15, 21 ja 22. Näitä alueita kutsutaan NOR: ksi.

Transkription aloitus

Solussa RNA-polymeraasi on entsyymi, joka vastaa nukleotidien lisäämisestä RNA-juosteisiin. Ne muodostavat molekyylin näistä DNA-molekyylistä. Tätä RNA: n muodostumisprosessia DNA: n karkaisun jälkeen kutsutaan transkriptioksi. RNA-polymeraaseja on useita tyyppejä.

Yleensä ribosomaalisen RNA-transkription suorittaa RNA-polymeraasi I, lukuun ottamatta 5S-ribosomaalista RNA: ta, jonka transkription suorittaa RNA-polymeraasi III. 5S: llä on myös erityispiirre, että se kirjoitetaan nukleolun ulkopuolelle.

RNA-synteesin promoottorit koostuvat kahdesta elementistä, joissa on runsaasti GC-sekvenssejä, ja keskeisestä alueesta, tässä transkriptio alkaa.

Ihmisillä prosessin kannalta välttämättömät transkription tekijät sitoutuvat keskialueelle ja aiheuttavat pre-initiaation kompleksin, joka koostuu TATA-ruudusta ja TBP: hen liittyvistä tekijöistä.

Kun kaikki tekijät ovat yhdessä, RNA-polymeraasi I sitoutuu yhdessä muiden transkriptiotekijöiden kanssa promoottorin keskialueelle muodostaen aloituskompleksin.

Pidennys ja transkription loppu

Seuraavaksi tapahtuu transkriptioprosessin toinen vaihe: venyminen. Tässä transkriptio tapahtuu itse, ja siihen liittyy muiden katalyyttisten proteiinien, kuten topoisomeraasin, läsnäolo.

Eukaryooteissa ribosomaaligeenien transkriptioyksiköillä on DNA-sekvenssi 3'-päässä sekvenssillä, joka tunnetaan nimellä Sal-laatikko, mikä osoittaa transkription lopun.

Kun samanaikaisesti järjestettyjen ribosomaalisten RNA: iden transkriptio tapahtuu, ribosomien biogeneesi tapahtuu ytimessä. Ribosomaalisten geenien transkriptit kypsyvät ja yhdistyvät proteiineihin ribosomaalisten yksiköiden muodostamiseksi.

Ennen lopettamista muodostuu sarja "riboproteiineja". Kuten lähetti-RNA: issa, silmukointiprosessia ohjaavat pienet nukleolaariset ribonukleoproteiinit eli snRNP: t sen englanninkielisestä lyhenteestä.

Silmukointi on prosessi, jossa intronit (ei koodaavat sekvenssit), jotka yleensä "keskeyttävät" eksonit (sekvenssit, jotka koodittavat kyseistä geeniä), eliminoidaan.

Menetelmä johtaa 20S: n välituotteisiin, jotka sisältävät 18S rRNA: n ja 32S: n, jotka sisältävät 5,8S: n ja 28S: n rRNA: n.

Transkription jälkeiset muutokset

Sen jälkeen kun ribosomaaliset RNA: t ovat alkaneet, niitä tehdään edelleen modifikaatioita. Näihin sisältyy noin 100 nukleotidin metylaatioita (metyyliryhmän lisääminen) ribosomia kohden ribosomin 2'-OH-ryhmässä. Lisäksi tapahtuu yli 100 uridiinin isomeroituminen pseudo-uridiinimuotoon.

Rakenne

Kuten DNA, RNA koostuu typpipohjaisesta emäksestä, joka on kovalenttisesti sitoutunut fosfaattirunkoon.

Ne muodostavat neljä typpipitoista emästä ovat adeniini, sytosiini, urasiili ja guaniini. Toisin kuin DNA, RNA ei ole kuitenkaan kaksikaistainen molekyyli, vaan yksi kaista.

Kuten siirto-RNA: lla, myös ribosomaaliselle RNA: lle on ominaista melko monimutkainen sekundäärinen rakenne, spesifisillä sitoutumisalueilla, jotka tunnistavat lähetti-RNA: n ja siirtävät RNA: t.

ominaisuudet

Ribosomaalisen RNA: n päätehtävänä on tarjota fysikaalinen rakenne, joka mahdollistaa lähetti-RNA: n ottamisen ja dekoodaamisen aminohapoiksi proteiinien muodostamiseksi.

Proteiinit ovat biomolekyylejä, joilla on laaja valikoima toimintoja - hapen, kuten hemoglobiinin, kuljettamisesta tukitoimintoihin.

sovellettavuus

Ribosomaalista RNA: ta käytetään laajasti sekä molekyylibiologian ja evoluution alalla että lääketieteessä.

Jos haluat tietää fylogeneettisistä suhteista, on enemmän ongelmia kahden organismitryhmän välillä - eli kuinka organismit ovat sukulaisuuksien suhteessa toisiinsa - ribosomaalisia RNA-geenejä käytetään usein merkintöinä.

Ne ovat erittäin hyödyllisiä molekyylimarkkereina alhaisten evoluutionopeuksiensa ansiosta (nämä sekvenssityypit tunnetaan nimellä "konservoituneet sekvenssit").

Itse asiassa yhden kuuluisimmista fylogeneettisistä rekonstruktioista biologian alueella suorittivat Carl Woese ja yhteistyökumppanit käyttämällä 16S ribosomaalisia RNA-sekvenssejä. Tämän tutkimuksen tulokset antoivat elävien organismien jakaa kolmeen alueeseen: arhaea, bakteerit ja eukaryootit.

Toisaalta ribosomaalinen RNA on usein kohde monille antibiooteille, joita käytetään lääketieteessä parantamaan monenlaisia ​​sairauksia. On loogista olettaa, että hyökkäämällä bakteerin proteiinintuotantojärjestelmään se vaikuttaa välittömästi.

evoluutio

Arvellaan, että ribosomit, sellaisina kuin ne tunnemme tänään, aloittivat muodostumisensa kaukaisina aikoina, lähellä LUCA: n (viimeinen yleinen yhteinen esi-isä tai viimeinen yleinen yhteinen edeltäjä) muodostumista.

Itse asiassa yksi elämän alkuperää koskevista hypoteeseista väittää, että elämä on peräisin RNA-molekyylistä - koska sillä on tarvittavat autokatalyyttiset kyvyt pitääkseen yhtä elämän edeltäjämolekyyleistä.

Tutkijat ehdottivat, että nykyiset ribosomiprekursorit eivät olleet yhtä selektiivisiä aminohappojen suhteen, hyväksyen sekä l- että d-isomeerit. Nykyään on laajalti tiedossa, että proteiinit muodostuvat yksinomaan l-muodon aminosta.

Lisäksi ribosomaalisella RNA: lla on kyky katalysoida peptidyylitransferaasireaktiota. Tämä ominaisuus, joka toimii nukleotidien varastona yhdistettynä sen katalyyttisiin kykyihin, tekee siitä avaintekijän maan ensimmäisten muotojen evoluutiossa.

Viitteet

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemia. 5. painos. New York: WH Freeman. Kohta 29.3, Ribosomi on ribonukleoproteiinihiukkas (70S), joka on tehty pienestä (30S) ja suuresta (50S) alayksiköstä. Saatavana osoitteessa: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Kutsu biologiaan. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Alkuperä ja ribosomin kehitys. Cold Spring Harbor -perspektiivit biologiassa, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guytonin ja Hallin lääketieteellisen fysiologian e-kirja. Elsevier terveystieteet.
5. Lewin, B. (1993). geenejä Volume 1. Käännä.
6. Lodish, H. (2005). Solu- ja molekyylibiologia. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomien rakenne ja translaatiomekanismi. Cell, 108 (4), 557 - 572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Johdatus mikrobiologiaan. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN, ja Cate, JHD (2012). Eukaryoottisen ribosomin rakenne ja toiminta. Cold Spring Harbor -perspektiivit biologiassa, 4 (5), a011536.