Ribosomal RNA hvordan det er syntetisert, typer og struktur, funksjoner



den Ribosomal RNAeller ribosomal, i cellulær biologi, er den viktigste strukturelle komponenten av ribosomer. Derfor har de en uunnværlig rolle i syntesen av proteiner og er den mest omfattende i forhold til de andre hovedtyper av RNA: messenger og overføring.

Syntesen av proteiner er en avgjørende begivenhet i alle levende organismer. Tidligere ble det antatt at ribosomal RNA ikke deltok aktivt i dette fenomenet, og at det bare spilte en strukturell rolle. I dag er det tegn på at RNA har katalytiske funksjoner og er den sanne katalysatoren for proteinsyntese.

I eukaryoter er de gener som gir opphav til denne typen RNA organisert i en region av kjernen kalt nukleolus. Typene av RNA klassifiseres vanligvis avhengig av deres oppførsel i sedimentering, og derfor følger de med bokstaven S for "Svedberg-enheter"..

index

  • 1 Typer
    • 1.1 Svedberg-enheter
    • 1,2 prokaryoter
    • 1,3 eukaryoter
  • 2 Hvordan er det syntetisert?
    • 2.1 Plassering av gener
    • 2.2 Start av transkripsjon
    • 2.3 Forlengelse og slutt på transkripsjon
    • 2.4 Post-transkripsjonelle modifikasjoner
  • 3 Struktur
  • 4 funksjoner
  • 5 Brukbarhet
  • 6 Evolusjon
  • 7 referanser

typen

En av de mest slående forskjellene mellom eukaryotiske og prokaryote linjer er sammensetningen når det gjelder ribosomal RNA som utgjør deres ribosomer. Prokaryoter har mindre ribosomer, mens ribosomer i eukaryoter er større.

Ribosomer er delt inn i store og små underenheter. Den lille inneholder et enkelt molekyl av ribosomalt RNA, mens den større inneholder et større molekyl og to mindre, når det gjelder eukaryoter.

Det minste ribosomale RNA i bakterier kan ha fra 1500 til 3000 nukleotider. I mennesker når ribosomal RNA lengre lengder, mellom 1800 og 5000 nukleotider.

Ribosomer er de fysiske enhetene hvor proteinsyntese forekommer. De består av ca. 60% ribosomal RNA. Resten er proteiner.

Svedberg enheter

Historisk sett er ribosomal RNA identifisert ved sedimentasjonskoeffisienten av suspenderte partikler sentrifugert under standardbetingelser, som er betegnet med bokstaven S for "Svedberg-enheter"..

En av de interessante egenskapene til denne enheten er at det ikke er additiv, det vil si 10S pluss 10S er ikke 20S. Av denne grunn er det noen forvirring knyttet til den endelige størrelsen av ribosomene.

prokaryoter

I bakterier, arkea, mitokondrier og kloroplaster inneholder den lille enheten av ribosomet 16S ribosomalt RNA. Mens den store underenheten inneholder to arter av ribosomal RNA: 5S og 23S.

eukaryot

Eukaryoter, på den annen side, den 18S ribosomale RNA som finnes i den lille subenhet og den store subenhet, 60S, inneholder tre typer av ribosomalt RNA: 5S, 5.8S og 28S. I denne linjen er ribosomer vanligvis større, mer komplekse og mer rikelig enn i prokaryoter.

Hvordan er det syntetisert?

Plassering av gener

Ribosomal RNA er den sentrale komponenten av ribosomer, så syntesen er en uunnværlig hendelse i cellen. Syntesen finner sted i nukleolus, en region inne i kjernen som ikke er begrenset av en biologisk membran.

Maskinen er ansvarlig for å montere enhetene av ribosomer i nærvær av visse proteiner.

De ribosomale RNA-gener er organisert på forskjellige måter avhengig av linjen. Husk at et gen er et segment av DNA som koder for en fenotype.

I tilfelle av bakterier, blir genene for 16S, 23S og 5S ribosomale RNAer organisert og transkribert sammen i en operon. Denne organisasjonen av "gener sammen" er svært vanlig i gener av prokaryoter.

I kontrast er eukaryoter, mer komplekse organismer med en membranavgrenset kjerne, organisert i tandem. I oss er mennesker, generene som kodes for ribosomal RNA, organisert i fem "grupper" lokalisert på kromosomer 13, 14, 15, 21 og 22. Disse regionene heter NOR.

Start av transkripsjon

I cellen er RNA-polymerase et enzym som er ansvarlig for tilsetning av nukleotider til strengene av RNA. De danner et molekyl av disse fra et DNA-molekyl. Denne prosessen for å danne et RNA etter et DNA som temperert er kjent som transkripsjon. Det finnes flere typer RNA-polymeraser.

Generelt blir transkripsjonen av ribosomale RNA utført av RNA-polymerase I, med unntak av 5S ribosomalt RNA, hvis transkripsjon utføres av RNA-polymerase III. 5S har også den særegne at den transkriberes ut av nukleoluset.

Promoterne av RNA-syntese består av to elementer rik på GC-sekvenser og en sentral region, her begynner transkripsjonen.

Hos mennesker er transkripsjonsfaktorene som er nødvendige for prosessen, med i den sentrale regionen og gir opphav til pre-initieringskomplekset, som består av TATA-boksen og faktorer forbundet med TBP.

Når alle faktorene er sammen, binder RNA-polymerase I sammen med andre transkripsjonsfaktorer til den sentrale region av promotoren for å danne initieringskomplekset.

Forlengelse og slutt på transkripsjon

Deretter forekommer det andre trinnet i transkripsjonsprosessen: forlengelse. Her forekommer transkripsjon og involverer tilstedeværelsen av andre katalytiske proteiner, slik som topoisomerase.

I eukaryoter har transkripsjonsenhetene av ribosomale gener en DNA-sekvens ved 3'-enden med en sekvens kjent som Sal-boksen, som indikerer slutten av transkripsjonen.

Etter transkripsjon av ribosomale RNAer bestilt i tandem, finner biogenese av ribosomer sted i nukleolus. Transkripsjoner av ribosomale gener er modne og assosierer med proteiner for å danne ribosomale enheter.

Før avslutningen oppstår dannelsen av en serie "riboproteiner". Som i messenger RNA, prosessen med skjøting styres av små nukleolære ribonukleoproteiner eller snRNPs, for sin akronym på engelsk.

den skjøting Det er en prosess der introner (ikke-kodende sekvenser) blir slettet som vanligvis "avbryter" exonsene (sekvenser som kodes for genetet i spørsmålet).

Prosessen fører til 20S mellomprodukter som inneholder 18S og 32S rRNA, som inneholder 5,8S og 28S rRNA.

Post-transkripsjonelle modifikasjoner

Etter at de ribosomale RNAene har oppstått, gjennomgår de ytterligere modifikasjoner. Disse involverer metyleringer (tilsetning av en metylgruppe) på ca. 100 nukleotider per ribosom i 2'-OH-gruppen i ribosomet. I tillegg oppstår isomeriseringen av mer enn 100 uridiner til pseudo-uridinformen.

struktur

Som DNA er RNA sammensatt av en nitrogenbasert base bundet av et kovalent bindemiddel til en fosfat-ryggrad.

De fire nitrogenbasene som danner dem er adenin, cytosin, uracil og guanin. Imidlertid, i motsetning til DNA, er RNA ikke et dobbeltbåndsmolekyl, men et enkelt band.

Som overførings-RNA er ribosomal RNA preget av en ganske kompleks sekundær struktur, med spesifikke bindingsregioner som gjenkjenner messenger-RNA og overførings-RNAer..

funksjoner

Hovedfunksjonen til ribosomal RNA er å gi en fysisk struktur som gjør det mulig å ta messenger RNA og dekode det i aminosyrer for å danne proteiner.

Proteiner er biomolekyler med et bredt spekter av funksjoner - fra oksygentransport, for eksempel hemoglobin, til støttefunksjoner.

anvendbarhet

Ribosomal RNA brukes mye, både innen molekylærbiologi og evolusjon, og medisin.

Hvis man ønsket kjente fylogenetiske forhold til flere problemer mellom to grupper av organismer - det vil si, som organer til hverandre, er relatert i forhold til relasjonen - ofte brukt som en merket ribosomale RNA gener.

De er svært nyttige som molekylære markører takket være deres lave evolusjonære satser (denne typen sekvenser kalles "konserverte sekvenser")..

Faktisk ble en av de mest kjente fylogenetiske rekonstruksjonene innen biologi utført av Carl Woese og samarbeidspartnere ved bruk av 16S ribosomale RNA-sekvenser. Resultatene av denne studien tillot oppdeling av levende organismer i tre domener: archaea, bakterier og eukaryoter..

På den annen side er ribosomal RNA vanligvis målet for mange antibiotika som brukes innen medisin for å kurere et bredt spekter av sykdommer. Det er logisk å anta at ved å angripe proteinproduksjonssystemet av en bakterie, blir det umiddelbart berørt.

evolusjon

Det er spekulert at ribosomer, som vi kjenner dem i dag, begynte å bli dannet på svært fjerne tider, nær dannelsen av LUCA (ved sine initialer i Engelsk siste universelle felles forfedre eller siste universelle felles forfedre).

Faktisk er en av de hypoteser om livets opprinnelse antyder at livet stammer fra et RNA-molekyl - som det har den nødvendige for å bli betraktet som en av de forløpermolekyler livsfunksjoner autokatalytisk.

Forskerne foreslår at forløpene til de nåværende ribosomer ikke var så selektive med aminosyrene, og aksepterte både isomerer l og d. I dag er det allment kjent at proteiner utelukkende dannes av aminosyrer.

Dessuten har ribosomalt RNA evnen til å katalysere reaksjonen av peptidyl transferase Dette trekk tjener som et oppbevaringssted for nukleotider, sammen med sine katalytiske evner, gjør det til et sentralt element i utviklingen av de tidligste former på jorden.

referanser

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokjemi. 5. utgave. New York: W H Freeman. Seksjon 29.3, et ribosom er en ribonukleoproteinpartikkel (70S) laget av en liten (30S) og en stor (50S) underenhet. Tilgjengelig på: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitasjon til biologi. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). Opprinnelse og evolusjon av ribosomet. Cold Spring Harbour perspektiver i biologi, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton og Hall lærebok av medisinsk fysiologi e-bok. Elsevier Helsefag.
  5. Lewin, B. (1993). Gener. Volum 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Cellulær og molekylærbiologi. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosome struktur og mekanismen for oversettelse. Cell, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R., og Case, C.L. (2007). Introduksjon til mikrobiologi. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N., & Cate, J.H. D. (2012). Strukturen og funksjonen til det eukaryote ribosomet. Cold Spring Harbour perspektiver i biologi, 4(5), a011536.