Ribosomalt RNA hur det syntetiseras, typer och struktur, fungerar

1708
Anthony Golden

De Ribosomalt RNAeller ribosomal, i cellbiologi, är den viktigaste strukturella komponenten i ribosomer. Av denna anledning har de en oumbärlig roll i syntesen av proteiner och är de vanligaste i förhållande till de andra huvudtyperna av RNA: budbärare och överföring..

Proteinsyntes är en avgörande händelse i alla levande organismer. Tidigare trodde man att ribosomalt RNA inte var aktivt involverat i detta fenomen utan bara spelade en strukturell roll. Idag finns bevis för att RNA har katalytiska funktioner och är den sanna katalysatorn för proteinsyntes.

Källa: Jane Richardson (Dcrjsr) [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], från Wikimedia Commons

I eukaryoter är generna som ger upphov till denna typ av RNA organiserade i en region av kärnan som kallas nucleolus. RNA-typer klassificeras vanligtvis beroende på deras beteende i sedimentering, det är därför de åtföljs av bokstaven S för "Svedberg-enheter".

Artikelindex

  • 1 Typer
    • 1.1 Svedberg Enheter
    • 1.2 Prokaryoter
    • 1.3 Eukaryoter
  • 2 Hur syntetiseras det?
    • 2.1 Placering av gener
    • 2.2 Start av transkription
    • 2.3 Förlängning och transkriptionsslut
    • 2.4 Modifieringar efter transkription
  • 3 Struktur
  • 4 funktioner
  • 5 Tillämplighet
  • 6 Evolution
  • 7 Referenser

Typer

En av de mest slående skillnaderna mellan eukaryota och prokaryota släkter är sammansättningen av det ribosomala RNA som utgör deras ribosomer. Prokaryoter har mindre ribosomer, medan ribosomer i eukaryoter är större.

Ribosomer är uppdelade i stora och små underenheter. Den lilla innehåller en enda ribosomal RNA-molekyl, medan den stora innehåller en större molekyl och två mindre, när det gäller eukaryoter..

Det minsta ribosomala RNA i bakterier kan vara 1500 till 3000 nukleotider. Hos människor når ribosomalt RNA större längder, mellan 1800 och 5000 nukleotider.

Ribosomer är de fysiska enheterna där proteinsyntes förekommer. De består av cirka 60% ribosomalt RNA. Resten är proteiner.

Svedberg Enheter

Historiskt identifieras ribosomalt RNA genom sedimentationskoefficienten för suspenderade partiklar centrifugerade under standardförhållanden, vilket betecknas med bokstaven S för "Svedberg-enheter.".

En av de intressanta egenskaperna hos denna enhet är att den inte är tillsatsmedel, det vill säga 10S plus 10S är inte 20S. Av denna anledning finns det viss förvirring relaterad till ribosomernas slutliga storlek..

Prokaryoter

I bakterier, arkaea, mitokondrier och kloroplaster innehåller den lilla enheten i ribosomen 16S ribosomalt RNA. Medan den stora underenheten innehåller två arter av ribosomalt RNA: 5S och 23S.

Eukaryoter

I eukaryoter å andra sidan finns 18S ribosomalt RNA i den lilla subenheten och den stora subenheten, 60S, innehåller tre typer av ribosomalt RNA: 5S, 5.8S och 28S. I denna härstamning tenderar ribosomer att vara större, mer komplexa och rikligare än i prokaryoter..

Hur syntetiseras det?

Gener plats

Ribosomalt RNA är den centrala komponenten i ribosomer, så dess syntes är en oumbärlig händelse i cellen. Syntes sker i kärnan, en region i kärnan som inte avgränsas av ett biologiskt membran.

Maskineriet ansvarar för att montera ribosomenheterna i närvaro av vissa proteiner.

De ribosomala RNA-generna är organiserade på olika sätt beroende på härstamning. Kom ihåg att en gen är ett segment av DNA som kodar för en fenotyp.

När det gäller bakterier organiseras och transkriberas generna för 16S, 23S och 5S ribosomala RNA i en operon. Denna "gener tillsammans" -organisation är mycket vanlig i prokaryota gener..

Däremot organiseras eukaryoter, mer komplexa organismer med en membranavgränsad kärna, i tandem. Hos oss människor är generna som kodar för ribosomalt RNA organiserade i fem ”kluster” som finns på kromosomerna 13, 14, 15, 21 och 22. Dessa regioner kallas NOR.

Start av transkription

I cellen är RNA-polymeras ett enzym som ansvarar för att tillsätta nukleotider till RNA-strängar. De bildar en molekyl av dessa från en DNA-molekyl. Denna process av bildning av ett RNA efter en DNA-anlöpning kallas transkription. Det finns olika typer av RNA-polymeraser.

Generellt utförs transkriptionen av ribosomalt RNA med RNA-polymeras I, med undantag av 5S-ribosomalt RNA, vars transkription utförs av RNA-polymeras III. 5S har också den särdrag att den transkriberas utanför kärnan.

Promotorerna för RNA-syntes består av två element som är rika på GC-sekvenser och en central region, här börjar transkriptionen.

Hos människor binder de transkriptionsfaktorer som är nödvändiga för processen till den centrala regionen och ger upphov till pre-initieringskomplexet, som består av TATA-rutan och TBP-associerade faktorer..

När alla faktorerna är tillsammans binder RNA-polymeras I tillsammans med andra transkriptionsfaktorer till promotorens centrala region för att bilda initieringskomplexet..

Förlängning och slutet av transkriptionen

Senare inträffar det andra steget i transkriptionsprocessen: förlängning. Här sker själva transkriptionen och involverar närvaron av andra katalytiska proteiner, såsom topoisomeras..

I eukaryoter har transkriptionsenheterna för ribosomala gener en DNA-sekvens vid 3'-änden med en sekvens som kallas Sal-rutan, vilket indikerar slutet på transkriptionen.

Efter transkriptionen av de tandemordnade ribosomala RNA: n sker biogenesen av ribosomerna i kärnan. Ribosomala gentranskriptioner mognar och associeras med proteiner för att bilda ribosomala enheter.

Före avslutning sker bildandet av en serie "riboproteiner". Som i budbärar-RNA, processen för skarvning drivs av små nukleolära ribonukleoproteiner eller snRNP.

De skarvning det är en process där introner (icke-kodande sekvenser) som vanligtvis "avbryter" exoner (sekvenser som kodar för genen i fråga) elimineras.

Processen leder till mellanprodukter av 20S innehållande 18S rRNA och 32S, innehållande 5.8S och 28S rRNA.

Modifieringar efter transkription

Efter att ribosomala RNA har sitt ursprung genomgår de ytterligare modifieringar. Dessa involverar metyleringar (tillsats av en metylgrupp) av cirka 100 nukleotider per ribosom vid 2'-OH-gruppen i ribosomen. Dessutom sker isomerisering av mer än 100 uridiner till pseudo-uridinformen..

Strukturera

Precis som DNA består RNA av en kvävehaltig bas kovalent kopplad till en fosfatkedja..

De fyra kvävehaltiga baserna som bildar dem är adenin, cytosin, uracil och guanin. Men till skillnad från DNA är RNA inte en dubbelbandsmolekyl utan ett enda band..

Liksom överförings-RNA kännetecknas ribosomalt RNA av att ha en ganska komplex sekundär struktur, med specifika bindningsregioner som känner igen budbärar-RNA och överför RNA..

Funktioner

Huvudfunktionen för ribosomalt RNA är att tillhandahålla en fysisk struktur som gör att budbärar-RNA kan tas och avkodas till aminosyror för att bilda proteiner.

Proteiner är biomolekyler med ett brett spektrum av funktioner - från transport av syre, såsom hemoglobin, till stödfunktioner.

Tillämplighet

Ribosomalt RNA används i stor utsträckning, både inom molekylärbiologi och evolution, såväl som inom medicin..

Om du vill veta fylogenetiska förhållanden fler problem mellan två grupper av organismer - det vill säga hur organismerna är relaterade till varandra, när det gäller släktskap - används ofta ribosomala RNA-gener som tagg.

De är mycket användbara som molekylära markörer tack vare deras låga evolutionshastigheter (dessa typer av sekvenser kallas "konserverade sekvenser").

Faktum är att en av de mest kända fylogenetiska rekonstruktionerna inom området biologi utfördes av Carl Woese och kollegor med 16S ribosomala RNA-sekvenser. Resultaten av denna studie gjorde det möjligt för levande organismer att delas in i tre områden: archaea, bakterier och eukaryoter..

Å andra sidan är ribosomalt RNA ofta målet för många antibiotika som används inom medicin för att bota ett stort antal sjukdomar. Det är logiskt att anta att genom att angripa proteinproduktionssystemet hos en bakterie kommer det att påverkas omedelbart..

Evolution

Det spekuleras att ribosomer, som vi känner dem idag, började bildas i mycket avlägsna tider, nära bildandet av LUCA (för dess akronym i Engelska sista universella gemensamma förfader eller sista universella gemensamma förfader).

Faktum är att en av hypoteserna angående livets ursprung säger att livet härstammar från en RNA-molekyl - eftersom det har nödvändiga autokatalytiska förmågor för att betraktas som en av föregångarmolekylerna i livet..

Forskarna föreslår att de nuvarande ribosomprekursorerna inte var lika selektiva med aminosyror och accepterade både l- och d-isomerer. Idag är det allmänt känt att proteiner bildas uteslutande från aminoform l.

Dessutom har ribosomalt RNA förmågan att katalysera peptidyltransferasreaktionen. Detta kännetecken för att fungera som ett nukleotidförvar, i kombination med dess katalytiska förmåga, gör det till ett nyckelelement i utvecklingen av de första formerna på jorden.

Referenser

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemi. 5: e upplagan. New York: W H Freeman. Avsnitt 29.3, En ribosom är en ribonukleoproteinpartikel (70S) gjord av en liten (30S) och en stor (50S) subenhet. Tillgänglig på: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Inbjudan till biologi. Panamerican Medical Ed..
  3. Fox, G. E. (2010). Ribosomens ursprung och utveckling. Cold Spring Harbour perspektiv i biologi, två(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton and Hall lärobok för medicinsk fysiologi e-bok. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Gener Volym 1. Återvänd.
  6. Lodish, H. (2005). Cell- och molekylärbiologi. Panamerican Medical Ed..
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomstruktur och mekanismen för translation. Cell, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2007). Introduktion till mikrobiologi. Panamerican Medical Ed..
  9. Wilson, D. N., & Cate, J. H. D. (2012). Strukturen och funktionen hos den eukaryota ribosomen. Cold Spring Harbour perspektiv i biologi, 4(5), a011536.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.