Ribosomaalinen RNA, miten se syntetisoidaan, tyypit ja rakenne, toiminnot

Ribosomaalinen RNAtai ribosomaalinen, solubiologiassa, on tärkein ribosomien rakenneosa. Siksi niillä on välttämätön rooli proteiinien synteesissä ja se on kaikkein runsain suhteessa muihin RNA: n päätyyppeihin: messengeriin ja siirtoon.

Proteiinien synteesi on ratkaiseva tapahtuma kaikissa elävissä organismeissa. Aikaisemmin uskottiin, että ribosomaalinen RNA ei osallistunut aktiivisesti tähän ilmiöön ja että sillä oli vain rakenteellinen rooli. Nykyään on näyttöä siitä, että RNA: lla on katalyyttisiä toimintoja ja se on todellinen proteiinisynteesikatalyytti.

Eukaryooteissa geenit, jotka aiheuttavat tämäntyyppisen RNA: n, on järjestetty ydinasemaan, jota kutsutaan nukleolukseksi. RNA-tyypit luokitellaan yleensä riippuen niiden käyttäytymisestä sedimentaatiossa, minkä vuoksi niiden mukana on Svedberg-yksiköiden kirjain S..

indeksi

• 1 tyypit
  • 1.1 Svedberg-yksiköt
  • 1.2 Prokaryootit
  • 1.3 Eukaryootit
• 2 Miten se syntetisoidaan?
  • 2.1 Geenien sijainti
  • 2.2 Transkription aloitus
  • 2.3 Transkription pidentyminen ja loppu
  • 2.4 Transkription jälkeiset muutokset
• 3 Rakenne
• 4 Toiminnot
• 5 Sovellettavuus
• 6 Evoluutio
• 7 Viitteet

tyyppi

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

Ribosomit jaetaan suuriin ja pieniin alayksiköihin. Pieni sisältää yhden molekyylin ribosomaalista RNA: ta, kun taas suurempi sisältää suuremman molekyylin ja kaksi pienempää, eukaryoottien tapauksessa.

Pienin ribosomaalinen RNA bakteereissa voi sisältää 1500 - 3000 nukleotidia. Ihmisillä ribosomaalinen RNA saavuttaa pidemmät pituudet, 1800 ja 5000 nukleotidin välillä.

Ribosomit ovat fyysisiä kokonaisuuksia, joissa tapahtuu proteiinisynteesiä. Ne koostuvat noin 60%: sta ribosomaalista RNA: ta. Loput ovat proteiineja.

Svedberg-yksiköt

Historiallisesti ribosomaalinen RNA tunnistetaan suspendoituneiden hiukkasten sedimentaatiokertoimella, joka on sentrifugoitu vakio-olosuhteissa, joka on merkitty kirjaimella "Svedberg-yksiköiden"..

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

prokaryooteissa

Bakteereissa, arkeoissa, mitokondrioissa ja kloroplasteissa ribosomin pieni yksikkö sisältää 16S ribosomaalista RNA: ta. Vaikka suuri alayksikkö sisältää kaksi lajia ribosomaalista RNA: ta: 5S ja 23S.

eukaryoottisia

Eukaryootit, toisaalta, 18S-ribosomaalinen RNA löytyy pienestä alayksiköstä ja suuri alayksikkö, 60S, sisältää kolme erilaista ribosomaalista RNA: ta: 5S, 5.8S ja 28S. Tässä linjassa ribosomit ovat tavallisesti suurempia, monimutkaisempia ja runsaampia kuin prokaryooteissa.

Miten se syntetisoidaan?

Geenien sijainti

Ribosomaalinen RNA on ribosomien keskeinen komponentti, joten sen synteesi on välttämätön tapahtuma solussa. Synteesi tapahtuu nukleiinissa, joka on ytimen sisällä oleva alue, jota ei rajoita biologinen kalvo.

Kone on vastuussa ribosomien yksiköiden kokoamisesta tiettyjen proteiinien läsnä ollessa.

Ribosomaaliset RNA-geenit järjestetään eri tavoin linjan mukaan. Muista, että geeni on DNA-segmentti, joka koodaa fenotyyppiä.

Bakteerien tapauksessa 16S-, 23S- ja 5S-ribosomaalisten RNA: iden geenit järjestetään ja transkriptoidaan yhdessä operoniin. Tämä "geenien yhdessä" organisointi on hyvin yleistä prokaryoottien geeneissä.

Sitä vastoin eukaryootit, monimutkaisemmat organismit, joilla on kalvon rajaama ydin, on järjestetty rinnakkain. Meillä ihmisillä geenit, jotka koodittavat ribosomaalista RNA: ta, on järjestetty viideksi "ryhmäksi", jotka sijaitsevat kromosomeissa 13, 14, 15, 21 ja 22. Näitä alueita kutsutaan NOR: ksi..

Transkription alku

Solussa RNA-polymeraasi on entsyymi, joka vastaa nukleotidien lisäämisestä RNA: n säikeisiin. Ne muodostavat molekyylin näistä DNA-molekyylistä. Tätä menetelmää RNA: n muodostamiseksi, kun DNA on karkaistu, kutsutaan transkriptioksi. RNA-polymeraaseja on useita.

Yleensä ribosomaalisten RNA: iden transkriptio suoritetaan RNA-polymeraasilla I lukuun ottamatta 5S-ribosomaalista RNA: ta, jonka transkriptio suoritetaan RNA-polymeraasilla III. 5S: llä on myös erityispiirre, että se transkriptoidaan pois nukleolusta.

RNA-synteesin promoottorit koostuvat kahdesta elementistä, jotka sisältävät runsaasti GC-sekvenssejä ja keskeinen alue, tässä alkaa transkriptio.

Ihmisissä prosessin kannalta välttämättömät transkriptiotekijät liittyvät keskialueeseen ja synnyttävät alustavan kompleksin, joka koostuu TATA-ruudusta ja TBP: hen liittyvistä tekijöistä..

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

Transkription pidentyminen ja loppu

Seuraavaksi tapahtuu transkriptioprosessin toinen vaihe: venymä. Tällöin tapahtuu itse transkriptio ja siihen liittyy muita katalyyttisiä proteiineja, kuten topoisomeraasia.

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

Kun ribosomaalisten RNA: iden tandemissa järjestetty transkriptio tapahtuu, ribosomien biogeneesi tapahtuu nukleoluksessa. Ribosomaalisten geenien transkriptit kypsyvät ja liittyvät proteiinien kanssa muodostamaan ribosomaalisia yksiköitä.

Ennen lopettamista tapahtuu sarja "riboproteiineja". Kuten messenger RNAs, prosessi liitos sitä ohjaavat pienet nukleolaariset ribonukleoproteiinit tai snRNP: t, sen lyhenne englanniksi.

liitos se on prosessi, jossa poistetaan introneja (ei-koodaavia sekvenssejä), jotka yleensä "keskeyttävät" eksoneja (sekvenssit, jotka koodittavat kyseistä geeniä).

Prosessi johtaa 20S-välittäjiin, jotka sisältävät 18S- ja 32S-rRNA: ta, jotka sisältävät 5,8S- ja 28S-rRNA: ta.

Transkription jälkeiset muutokset

Sen jälkeen, kun ribosomaaliset RNA: t ovat peräisin, niille tehdään muutoksia. Näihin kuuluu metyloituminen (metyyliryhmän lisääminen) noin 100 nukleotidia ribosomia kohden ribosomin 2'-OH-ryhmässä. Lisäksi tapahtuu yli 100 uridiinin isomerointi pseudo-uridiinimuodossa.

rakenne

Kuten DNA, RNA muodostuu typpipohjasta, joka on sitoutunut kovalenttiseen sidokseen fosfaattirunkoon.

Ne muodostavat neljä typpipohjaista emästä ovat adeniini, sytosiini, urasiili ja guaniini. Toisin kuin DNA, RNA ei ole kaksoiskaistainen molekyyli, vaan yksinkertainen kaista.

Kuten siirto-RNA: lle, ribosomaaliselle RNA: lle on tunnusomaista melko monimutkainen sekundaarirakenne, jossa on spesifisiä sitoutumisalueita, jotka tunnistavat messenger-RNA: n ja siirto-RNA: t..

tehtävät

Ribosomaalisen RNA: n pääasiallisena tehtävänä on saada aikaan fyysinen rakenne, joka sallii messenger-RNA: n ottamisen ja dekoodata sen aminohappoiksi proteiinien muodostamiseksi.

Proteiinit ovat biomolekyylejä, joilla on monenlaisia ​​toimintoja - hapen kuljetuksesta, kuten hemoglobiinista, tukitoimintoihin.

sovellettavuus

Ribosomaalista RNA: ta käytetään laajalti sekä molekyylibiologian että evoluutiotoiminnan sekä lääketieteen alalla.

Jos halutaan tietää fylogeneettiset suhteet, useampi ongelma kahden organismiryhmän välillä - eli miten organismit liittyvät toisiinsa, sukulaisuudessa - käytetään yleensä merkintöinä ribosomaalisia RNA-geenejä..

Ne ovat hyvin käyttökelpoisia molekyylimarkkereina niiden alhaisen kehittymisnopeuden ansiosta (tämän tyyppisiä sekvenssejä kutsutaan "konservoituneiksi sekvensseiksi").

Itse asiassa yksi tunnetuimmista biologisen filogeneettisistä rekonstruktioista toteutti Carl Woese ja yhteistyökumppanit, jotka käyttivät 16S ribosomaalisia RNA-sekvenssejä. Tämän tutkimuksen tulokset mahdollistivat elävien organismien jakautumisen kolmeen alueeseen: arkkitehtuuriin, bakteereihin ja eukaryootteihin..

Toisaalta ribosomaalinen RNA on tavallisesti monien antibioottien kohde, joita käytetään lääketieteen alalla monien sairauksien parantamiseksi. On loogista olettaa, että hyökkäämällä bakteerin proteiinituotantojärjestelmään se vaikuttaa välittömästi.

evoluutio

On spekuloitu, että ribosomit, kuten me tunnemme tänään, alkoivat muodostua hyvin syrjäisillä aikoina, lähellä LUCA: n muodostumista (sen nimikirjaimilla Englanti viimeinen yleinen yleinen esi-isä tai viimeinen yleinen esi-isä).

Itse asiassa yksi elämän alkuperää koskevista hypoteeseista osoittaa, että elämä on peräisin RNA-molekyylistä - koska sillä on tarvittavat autokatalyyttiset kyvyt, joita voidaan pitää yhtenä elämän prekursorimolekyyleistä.

Tutkijat ehdottavat, että nykyisten ribosomien esiasteet eivät olleet yhtä selektiivisiä aminohappojen kanssa ja hyväksyivät molemmat isomeerit l ja d. Nykyään on yleisesti tunnettua, että proteiinit muodostuvat yksinomaan aminohapoista.

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

viittaukset

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemia. 5. painos. New York: W H Freeman. Kohta 29.3, Ribosomi on pienestä (30S) ja suuresta (50S) alayksiköstä valmistettu ribonukleoproteiinipartikkeli (70S). Saatavilla osoitteessa: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Kutsu biologiaan. Ed. Panamericana Medical.
3. Fox, G. E. (2010). Ribosomin alkuperä ja kehitys. Cold Spring Harborin näkökulmat biologiassa, 2(9), a003483.
4. Hall, J. E. (2015). Guyton ja Hall lääketieteellisen fysiologian e-kirja. Elsevier Health Sciences.
5. Lewin, B. (1993). Geenejä. Volume 1. Reverte.
6. Lodish, H. (2005). Solu- ja molekyylibiologia. Ed. Panamericana Medical.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomin rakenne ja käännösmekanismi. solu, 108(4), 557-572.
8. Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007). Johdatus mikrobiologiaan. Ed. Panamericana Medical.
9. Wilson, D. N. & Cate, J. H. D. (2012). Eukaryoottisen ribosomin rakenne ja toiminta. Cold Spring Harborin näkökulmat biologiassa, 4(5), a011536.