Ribozomálna RNA ako je syntetizovaná, typy a štruktúra, funkcie



Ribozomálna RNAalebo ribozóm, v bunkovej biológii, je najdôležitejšou štrukturálnou zložkou ribozómov. Preto majú nenahraditeľnú úlohu v syntéze proteínov a sú najhojnejšie vo vzťahu k ostatným hlavným typom RNA: prenášač a prenos.

Syntéza proteínov je kľúčovou udalosťou vo všetkých živých organizmoch. Predtým sa verilo, že ribozomálna RNA sa na tomto fenoméne aktívne nepodieľala a že zohrávala len štrukturálnu úlohu. V súčasnosti existuje dôkaz, že RNA má katalytické funkcie a je skutočným katalyzátorom syntézy proteínov.

V eukaryotoch sú gény, ktoré vedú k vzniku tohto typu RNA, organizované v oblasti jadra nazývanej nukleolus. Typy RNA sú zvyčajne klasifikované v závislosti na ich správaní v sedimentácii, preto sú sprevádzané písmenom S "Svedbergových jednotiek"..

index

  • 1 Typy
    • 1.1 Jednotky Svedberg
    • 1.2 Prokaryoty
    • 1.3 Eukaryoty
  • 2 Ako sa syntetizuje?
    • 2.1 Umiestnenie génov
    • 2.2 Začiatok prepisu
    • 2.3 Predĺženie a koniec transkripcie
    • 2.4 Post-transkripčné modifikácie
  • 3 Štruktúra
  • 4 Funkcie
  • 5 Uplatniteľnosť
  • 6 Vývoj
  • 7 Referencie

typ

Jedným z najvýraznejších rozdielov medzi eukaryotickými a prokaryotickými líniami je kompozícia v zmysle ribozomálnej RNA, ktorá predstavuje ich ribozómy. Prokaryoty majú menšie ribozómy, zatiaľ čo ribozómy v eukaryotoch sú väčšie.

Ribozómy sú rozdelené na veľké a malé podjednotky. Malý obsahuje jednu molekulu ribozomálnej RNA, zatiaľ čo väčší obsahuje väčšiu molekulu a dva menšie, v prípade eukaryot.

Najmenšia ribozomálna RNA v baktériách môže mať 1500 až 3000 nukleotidov. U ľudí dosahuje ribozomálna RNA dlhšie dĺžky, medzi 1800 a 5000 nukleotidmi.

Ribozómy sú fyzické entity, kde dochádza k syntéze proteínov. Skladajú sa z približne 60% ribozomálnej RNA. Zvyšok sú proteíny.

Jednotky Svedberg

Historicky je ribozomálna RNA identifikovaná sedimentačným koeficientom suspendovaných častíc odstredených za štandardných podmienok, ktorý je označený písmenom S "jednotiek Svedberg"..

Jednou zo zaujímavých vlastností tejto jednotky je, že nie je aditívum, to znamená, že 10S plus 10S nie sú 20S. Z tohto dôvodu existuje určitý zmätok v súvislosti s konečnou veľkosťou ribozómov.

prokaryotes

V baktériách, archaea, mitochondriách a chloroplastoch obsahuje malá jednotka ribozómu 16S ribozomálnu RNA. Zatiaľ čo veľká podjednotka obsahuje dva druhy ribozomálnej RNA: 5S a 23S.

eukaryotických

Na druhej strane, eukaryoty, 18S ribozomálna RNA sa nachádza v malej podjednotke a veľká podjednotka 60S obsahuje tri typy ribozomálnej RNA: 5S, 5,8S a 28S. V tejto línii sú ribozómy zvyčajne väčšie, zložitejšie a hojnejšie ako v prokaryotoch.

Ako sa syntetizuje?

Umiestnenie génov

Ribozomálna RNA je centrálnou zložkou ribozómov, takže jej syntéza je nevyhnutnou udalosťou v bunke. Syntéza prebieha v jadre, oblasti vo vnútri jadra, ktorá nie je viazaná biologickou membránou.

Mechanizmus je zodpovedný za zostavenie jednotiek ribozómov v prítomnosti určitých proteínov.

Ribozomálne RNA gény sú organizované rôznymi spôsobmi v závislosti od línie. Pripomeňme, že gén je segment DNA, ktorý kóduje fenotyp.

V prípade baktérií sú gény pre 16S, 23S a 5S ribozomálne RNA organizované a transkribované spoločne v operóne. Táto organizácia "génov dohromady" je veľmi bežná v génoch prokaryotov.

Naproti tomu eukaryoty, komplexnejšie organizmy s membránovo ohraničeným jadrom, sú organizované v tandeme. V nás, ľuďoch, sú gény, ktoré kódujú ribozomálnu RNA, usporiadané do piatich "skupín" umiestnených na chromozómoch 13, 14, 15, 21 a 22. Tieto oblasti sa nazývajú NOR.

Začiatok prepisu

V bunke je RNA polymeráza enzým, ktorý je zodpovedný za pridanie nukleotidov do vlákien RNA. Tieto molekuly tvoria molekulu DNA z molekuly DNA. Tento proces tvorby RNA nasledujúcej po temperovaní DNA je známy ako transkripcia. Existuje niekoľko typov RNA polymeráz.

Vo všeobecnosti sa transkripcia ribozomálnych RNA uskutočňuje pomocou RNA polymerázy I, s výnimkou 5S ribozomálnej RNA, ktorej transkripcia sa uskutočňuje RNA polymerázou III. 5S má tiež zvláštnosť, že sa prepíše z jadra.

Promótory syntézy RNA sa skladajú z dvoch prvkov bohatých na GC sekvencie a centrálnej oblasti, tu začína transkripcia.

U ľudí sa transkripčné faktory potrebné pre proces pripájajú k centrálnej oblasti a vedú k vzniku prediniciačného komplexu, ktorý pozostáva z boxu TATA a faktorov spojených s TBP..

Akonáhle sú všetky faktory spolu, RNA polymeráza I sa spolu s ďalšími transkripčnými faktormi viaže na centrálnu oblasť promótora za vzniku iniciačného komplexu.

Predĺženie a koniec transkripcie

Následne nastáva druhý krok transkripčného procesu: predĺženie. Tu dochádza k samotnej transkripcii a zahŕňa prítomnosť iných katalytických proteínov, ako je topoizomeráza.

V eukaryotoch majú transkripčné jednotky ribozomálnych génov sekvenciu DNA na 3 'konci so sekvenciou známou ako box Sal, ktorý označuje koniec transkripcie.

Po transkripcii ribozomálnych RNA usporiadaných v tandeme dochádza k biogenéze ribozómov v jadre. Transkripty ribozomálnych génov dozrievajú a spájajú sa s proteínmi za vzniku ribozomálnych jednotiek.

Pred ukončením dochádza k vytvoreniu série "riboproteínov". Rovnako ako v messenger RNA, proces spájanie je riadený malými nukleolárnymi ribonukleoproteínmi alebo snRNP, pre jeho akronym v angličtine.

spájanie je to proces, v ktorom sú deletované intróny (nekódujúce sekvencie), ktoré zvyčajne "prerušujú" exóny (sekvencie, ktoré kódujú daný gén)..

Spôsob vedie k 20S sprostredkovateľom obsahujúcim 18S a 32S rRNA, ktoré obsahujú 5,8S a 28S rRNA.

Post-transkripčné modifikácie

Po vzniku ribozomálnych RNA prechádzajú ďalšie modifikácie. Tieto zahŕňajú metylácie (pridanie metylovej skupiny) asi 100 nukleotidov na ribozóm v 2'-OH skupine ribozómu. Okrem toho dochádza k izomerizácii viac ako 100 uridínov k pseudo-uridínovej forme.

štruktúra

Podobne ako DNA sa RNA skladá z dusíkatej bázy viazanej kovalentnou väzbou na fosfátovú kostru.

Štyri dusíkaté bázy, ktoré ich tvoria, sú adenín, cytozín, uracil a guanín. Na rozdiel od DNA však RNA nie je dvojpásmová molekula, ale jednoduchý pás.

Podobne ako transferová RNA, ribozomálna RNA je charakterizovaná skôr komplexnou sekundárnou štruktúrou, so špecifickými väzbovými oblasťami, ktoré rozpoznávajú messenger RNA a transfer RNA..

funkcie

Hlavnou funkciou ribozomálnej RNA je poskytnúť fyzickú štruktúru, ktorá umožňuje prijímať messenger RNA a dekódovať ju na aminokyseliny, aby sa vytvorili proteíny..

Proteíny sú biomolekuly so širokým spektrom funkcií - od prenosu kyslíka, ako je hemoglobín, až po podporné funkcie.

použiteľnosť

Ribozomálna RNA sa používa extenzívne, a to ako v oblasti molekulárnej biológie a vývoja, tak aj v medicíne.

Ak chce človek poznať fylogenetické vzťahy viac problémov medzi dvoma skupinami organizmov - to znamená, ako sa organizmy navzájom spájajú, pokiaľ ide o príbuznosť - gény ribozomálnych RNA sa zvyčajne používajú ako značky..

Sú veľmi užitočné ako molekulárne markery vďaka svojim nízkym evolučným pomerom (tento typ sekvencií je známy ako "konzervované sekvencie").

V skutočnosti, jedna z najznámejších fylogenetických rekonštrukcií v oblasti biológie bola vykonaná Carl Woese a spolupracovníci pomocou 16S ribozomálnych RNA sekvencií. Výsledky tejto štúdie umožnili rozdelenie živých organizmov do troch oblastí: archaea, baktérie a eukaryoty..

Na druhej strane, ribozomálna RNA je zvyčajne cieľom mnohých antibiotík, ktoré sa používajú v oblasti medicíny na liečenie širokého spektra ochorení. Je logické predpokladať, že napadnutím systému produkcie bielkovín baktérie bude okamžite ovplyvnený.

vývoj

Je špekulované, že ribozómy, ako ich poznáme dnes, začali svoju formáciu vo veľmi vzdialených časoch, v blízkosti vzniku LUCA (svojimi iniciálkami v Anglický posledný univerzálny spoločný predok alebo posledný všeobecný spoločný predok).

V skutočnosti jedna z hypotéz o pôvode života uvádza, že život pochádza z molekuly RNA - pretože má potrebné autokatalytické kapacity, ktoré možno považovať za jednu z prekurzorových molekúl života..

Výskumníci navrhli, aby prekurzory súčasných ribozómov neboli tak selektívne s aminokyselinami, aby akceptovali obidva izoméry l a d. V súčasnosti je všeobecne známe, že proteíny sú tvorené výlučne aminokyselinami.

Okrem toho má ribozomálna RNA schopnosť katalyzovať reakciu peptidyltransferázy.Táto vlastnosť slúžiaca ako úložisko nukleotidov spolu s jeho katalytickými schopnosťami z neho robí kľúčový prvok vo vývoji prvých foriem na Zemi..

referencie

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biochémie. 5. vydanie. New York: W H Freeman. Časť 29.3, Ribozóm je ribonukleoproteínová časť (70S) vyrobená z malej (30S) a veľkej (50S) podjednotky. K dispozícii na adrese: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Pozvánka na biológiu. Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). Pôvod a vývoj ribozómu. Cold Spring Harbor perspektívy v biológii, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton a Hall učebnica lekárskej fyziológie e-knihy. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Gény. Zväzok 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Bunková a molekulárna biológia. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Štruktúra ribozómu a mechanizmus translácie. bunka, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B.R., a C. L. (2007). Úvod do mikrobiológie. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N., & Cate, J. H. D. (2012). Štruktúra a funkcia eukaryotického ribozómu. Cold Spring Harbor perspektívy v biológii, 4(5), a011536.