RIBOSOMALT RNA: HVORDAN DET SYNTETISERES, TYPER OG STRUKTUR, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Det ribosomale RNA eller ribosomale, cellebiologi, er den vigtigste strukturelle komponent i ribosomet. Af denne grund har de en uundværlig rolle i syntesen af ​​proteiner og er de mest rigelige 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 bevis for, at RNA har katalytiske funktioner og er den ægte katalysator for proteinsyntese.

Kilde: Jane Richardson (Dcrjsr), fra Wikimedia Commons

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

typer

En af de mest markante forskelle mellem eukaryote og prokaryote linier 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 af ​​suspenderede partikler centrifugeret under standardbetingelser, der 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, archaea, mitochondria og chloroplasts indeholder ribosomets lille enhed 16S ribosomal 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 af ribosomalt RNA: 5S, 5,8S og 28S. I denne afstamning har ribosomer en tendens til at være større, mere komplekse og mere rigelige end i prokaryoter.

Hvordan syntetiseres det?

Placering af gener

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

Maskineriet er ansvarligt for samlingen af ​​ribosomenhederne i nærvær 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 ribosomale RNA'er 16S, 23S og 5S organiseret og transkriberet sammen i en operon. Denne "gen 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'er.

Start af transkription

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

Generelt udføres transkriptionen af ​​ribosomale RNA'er af RNA-polymerase I med undtagelse af 5S ribosomal RNA, hvis transkription udføres af RNA-polymerase III. 5S har også det særegne, at det transkriberes uden for kernen.

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

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

Når alle faktorer er samlet, binder RNA-polymerase I sammen med andre transkriptionsfaktorer til det centrale område af promotoren for at danne initieringskomplekset.

Forlængelse og afslutning af transkription

Derefter forekommer 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, der er kendt som Sal-boksen, hvilket indikerer transkriptionens afslutning.

Efter transkription af ribosomale RNA'er arrangeret i tandem forekommer biogenese af ribosomer finder sted i kernen. Ribosomale gen-transkripter modnes og associeres med proteiner til dannelse af ribosomale enheder.

Før afslutning forekommer dannelsen af ​​en række "riboproteiner". Som i messenger-RNA'er drives splejsningsprocessen af ​​små nukleolære ribonukleoproteiner eller snRNP'er for dets forkortelse på engelsk.

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

Processen fører til mellemprodukter på 20S indeholdende 18S rRNA og 32S, der indeholder 5,8S og 28S rRNA.

Ændringer efter transkriptionen

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

Struktur

Ligesom DNA er RNA sammensat af en nitrogenagtig base, der er kovalent bundet til en fosfatskelettet.

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

Funktioner

Den vigtigste funktion af ribosomalt RNA er at tilvejebringe en fysisk struktur, der tillader messenger-RNA at blive taget og afkodet til aminosyrer til dannelse af proteiner.

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

Anvendelsesområde

Ribosomalt RNA bruges vidt, både inden for molekylærbiologi og evolution og inden for medicin.

Hvis du vil vide mere om de fylogenetiske forhold mellem to grupper af organismer - det vil sige, hvordan organismerne er forbundet med hinanden, med hensyn til slægtskab - bruges ofte ribosomale RNA-gener som mærkning.

De er meget nyttige som molekylære markører takket være deres lave udviklingshastigheder (disse typer sekvenser er kendt som ”konserverede sekvenser”).

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

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

Udvikling

Det spekuleres i, at ribosomer, som vi kender dem i dag, begyndte deres dannelse i meget fjerne tider tæt på dannelsen af ​​LUCA (den sidste universelle fælles stamfar).

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

Forskerne foreslår, at de nuværende ribosomforstadier ikke var så selektive med aminosyrer, idet de accepterede både l og d-isomerer. I dag er det vidt kendt, at proteiner udelukkende dannes af l-form amino.

Derudover besidder ribosomalt RNA evnen til at katalysere peptidyltransferase-reaktionen.Dette kendetegn ved at tjene som et nukleotidlager sammen med dets katalytiske evner gør det til et centralt element i udviklingen af ​​de første former på jorden.

Referencer

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemi. 5. udgave. New York: WH Freeman. Afsnit 29.3, et ribosom er en ribonukleoproteinpartikel (70S) lavet af en lille (30S) og en stor (50S) underenhed. Fås på: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitation til biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Ribbosomets oprindelse og udvikling. Cold Spring Harbour-perspektiver i biologi, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guyton og Halls lærebog om medicinsk fysiologi e-bog. Elsevier Sundhedsvidenskab.
5. Lewin, B. (1993). Gener Bind 1. Retur.
6. Lodish, H. (2005). Cellulær og molekylærbiologi. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomstruktur og oversættelsesmekanismen. Cell, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Introduktion til mikrobiologi. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN, & Cate, JHD (2012). Strukturen og funktionen af ​​det eukaryote ribosom. Cold Spring Harbour-perspektiver i biologi, 4 (5), a011536.