Ribosomal RNA, hvordan det syntetiseres, typer og struktur, funktioner



den Ribosomalt RNAeller ribosomal, i cellulær biologi, er den vigtigste strukturelle bestanddel af ribosomer. Derfor har de en uundværlig rolle i syntesen af ​​proteiner og er den mest rigelige i forhold til de andre hovedtyper af RNA: messenger og overførsel.

Syntesen af ​​proteiner er en afgørende begivenhed i alle levende organismer. Tidligere blev det antaget, at ribosomal RNA ikke deltog aktivt i dette fænomen, og at det kun spillede en strukturel rolle. I dag er der tegn på, at RNA har katalytiske funktioner og er den sande katalysator for proteinsyntese.

I eukaryoter organiseres de gener, der giver anledning til denne type RNA, i en region af kernen kaldet nucleolus. Typerne af RNA klassificeres sædvanligvis afhængigt af deres adfærd i sedimentering, hvorfor de ledsages af bogstavet S for "Svedberg-enheder"..

indeks

  • 1 typer
    • 1.1 Svedberg Enheder
    • 1.2 prokaryoter
    • 1.3 Eukaryoter
  • 2 Hvordan syntetiseres det?
    • 2.1 Placering af gener
    • 2.2 Start af transkription
    • 2.3 Forlængelse og afslutning af transkription
    • 2.4 Efter transkriptionelle modifikationer
  • 3 struktur
  • 4 funktioner
  • 5 Anvendelighed
  • 6 Evolution
  • 7 referencer

typen

En af de mest slående forskelle mellem eukaryotiske og prokaryote linier er sammensætningen i form 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 molekyle af ribosomalt RNA, medens den større indeholder et større molekyle og to mindre i tilfælde af eukaryoter.

Det mindste ribosomale RNA i bakterier kan have fra 1500 til 3000 nukleotider. I mennesker når ribosomal RNA længere længder, mellem 1800 og 5000 nukleotider.

Ribosomer er de fysiske enheder, hvor proteinsyntese forekommer. De er sammensat af ca. 60% ribosomal RNA. Resten er proteiner.

Svedberg enheder

Historisk identificeres ribosomal RNA ved sedimentationskoefficienten af ​​suspenderede partikler centrifugeret under standardbetingelser, som betegnes ved bogstavet S af "Svedberg-enheder"..

En af de interessante egenskaber ved denne enhed er, at det ikke er additiv, det vil sige 10S plus 10S er ikke 20S. Af denne grund er der en vis forvirring relateret til den endelige størrelse af ribosomerne.

prokaryoter

I bakterier, archaea, mitokondrier og chloroplaster indeholder den lille enhed af ribosomet 16S ribosomalt RNA. Mens den store underenhed indeholder to arter af ribosomalt RNA: 5S og 23S.

eukaryote

Eukaryoter, på den anden side 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 slægt er ribosomer normalt større, mere komplekse og mere rigelige end i prokaryoter.

Hvordan syntetiseres det?

Placering af gener

Ribosomal RNA er den centrale komponent i ribosomer, så dens syntese er en uundværlig hændelse i cellen. Syntesen foregår i nukleolus, en region inde i kernen, der ikke er afgrænset af en biologisk membran.

Maskinen er ansvarlig for at samle enhederne af ribosomer i nærværelse 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 organiseres generne for 16S-, 23S- og 5S-ribosomale RNA'er og transkriberes sammen i en operon. Denne organisation af "gener sammen" er meget almindelig i gener af prokaryoter.

I modsætning hertil organiseres eukaryoter, mere komplekse organismer med en membran-afgrænset kerne, i tandem. I os er mennesker, de gener, der koder for ribosomalt RNA, organiseret i fem "grupper" placeret på kromosomer 13, 14, 15, 21 og 22. Disse regioner hedder NOR.

Start af transkription

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

Generelt udføres transkriptionen af ​​ribosomale RNA'er af RNA-polymerase I med undtagelse af 5S ribosomalt RNA, hvis transkription udføres af RNA polymerase III. 5S har også den ejendommelighed, at den transkriberes ud af nukleoluset.

Promoterne af RNA-syntese består af to elementer rige på GC-sekvenser og en central region, her begynder transskriptionen.

Hos mennesker er transkriptionsfaktorerne, der er nødvendige for processen, forbundet med den centrale region og giver anledning til præ-initieringskomplekset, som består af TATA-boksen og faktorer forbundet med TBP.

Når alle faktorerne er sammen, binder RNA-polymerase I sammen med andre transkriptionsfaktorer til den centrale region af promotoren for at danne initieringskomplekset.

Forlængelse og afslutning af transkription

Derefter forekommer det andet trin i transkriptionsprocessen: forlængelse. Her forekommer transkription selv og involverer tilstedeværelsen af ​​andre katalytiske proteiner, såsom topoisomerase.

I eukaryoter har transkriptionsenhederne i ribosomale gener en DNA-sekvens ved 3'-enden med en sekvens kendt som Sal-boksen, hvilket angiver slutningen af ​​transkriptionen.

Efter transkriptionen af ​​ribosomale RNA'er bestilt i tandem finder sted biogenese af ribosomerne sted i nukleoluset. Transkriptioner af ribosomale gener modnes og associeres med proteiner til dannelse af ribosomale enheder.

Før opsigelsen opstår dannelsen af ​​en række "riboproteiner". Som i messenger RNA'er, processen med splejsning styres af små nukleolære ribonukleoproteiner eller snRNP'er, for dens akronym på engelsk.

den splejsning det er en proces, hvor introner (ikke-kodende sekvenser) slettes, som normalt "afbryder" exonerne (sekvenser, der kodes for det pågældende gen).

Processen fører til 20S mellemled, der indeholder 18S og 32S rRNA, som indeholder 5,8S og 28S rRNA.

Post-transkriptionelle modifikationer

Efter at de ribosomale RNA'er har oprindelse, gennemgår de yderligere modifikationer. Disse involverer methyleringer (tilsætning af en methylgruppe) på ca. 100 nukleotider pr. Ribosom i ribosomens 2'-OH-gruppe. Derudover forekommer isomeriseringen af ​​mere end 100 uridiner til pseudo-uridinformen.

struktur

Ligesom DNA er RNA sammensat af en nitrogenholdig base bundet af en kovalent binding til en phosphat-rygrad.

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 simpelt band.

Ligesom overførsels-RNA er ribosomalt RNA kendetegnet ved en ret kompleks sekundær struktur med specifikke bindingsregioner, som genkender messenger-RNA og overførings-RNA'er..

funktioner

Hovedfunktionen af ​​ribosomal RNA er at tilvejebringe en fysisk struktur, der tillader at tage messenger-RNA og afkode det i aminosyrer for at danne proteiner.

Proteiner er biomolekyler med en bred vifte af funktioner - fra oxygentransport, såsom hæmoglobin, til understøttende funktioner.

anvendelighed

Ribosomal RNA anvendes i vid udstrækning både inden for molekylærbiologi og evolution og medicin.

Hvis man ønsker at kende de fylogenetiske relationer flere problemer mellem to grupper af organismer - det vil sige hvordan organismerne vedrører hinanden, hvad angår slægtskab - bruges de ribosomale RNA-gener som etiketter..

De er meget nyttige som molekylære markører takket være deres lave evolutionære satser (denne type sekvenser er kendt som "konserverede sekvenser").

Faktisk blev en af ​​de mest berømte fylogenetiske rekonstruktioner inden for biologi udført af Carl Woese og samarbejdspartnere ved anvendelse af 16S ribosomale RNA-sekvenser. Resultaterne af denne undersøgelse tillod opdeling af levende organismer i tre områder: archaea, bakterier og eukaryoter..

På den anden side er ribosomal RNA sædvanligvis målet for mange antibiotika, der anvendes inden for medicin for at helbrede en lang række sygdomme. Det er logisk at antage, at ved at angribe proteinproduktionssystemet af en bakterie, vil det straks blive påvirket.

evolution

Det spekuleres, at ribosomer, som vi kender dem i dag, begyndte deres dannelse på meget fjerne tidspunkter, tæt på dannelsen af ​​LUCA (ved dets initialer i Engelsk sidste universelle fælles forfader eller sidste universelle fælles forfader).

Faktisk er en af ​​de hypoteser vedrørende livets oprindelse antyder, at livet opstod fra et RNA-molekyle - som det har nødvendigt at blive betragtet en af ​​precursormolekyler livsforsikredes kapaciteter autokatalytiske.

Forskerne foreslår, at prækursorerne for de nuværende ribosomer ikke var så selektive med aminosyrerne, idet de accepterede både isomerer l og d. I dag er det almindeligt kendt, at proteiner udelukkende dannes af aminosyrer.

Også, ribosomalt RNA har evnen til at katalysere reaktionen af ​​peptidyltransferasecenteret Denne funktion tjener som et depot af nukleotider, kombineret med deres katalytiske evner, gør det et centralt element i udviklingen af ​​de tidligste former på jorden.

referencer

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemi. 5. udgave. New York: W H Freeman. Sektion 29.3, et ribosom er en ribonukleoproteinpartikel (70S) fremstillet af en lille (30S) og en stor (50S) underenhed. Tilgængelig på: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitation til biologi. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). Oprindelse og udvikling af ribosomet. Cold Spring Harbor perspektiver i biologi, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton og Hall lærebog af medicinsk fysiologi e-bog. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Gener. Bind 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Cellulær og molekylærbiologi. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosom struktur og mekanismen for oversættelse. Cell, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R., og Case, C.L. (2007). Introduktion til mikrobiologi. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N., & Cate, J.H.D. (2012). Strukturen og funktionen af ​​det eukaryote ribosom. Cold Spring Harbor perspektiver i biologi, 4(5), a011536.