RIBOSOMALT RNA: HUR DET SYNTETISERAS, TYPER OCH STRUKTUR, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Det ribosomala RNA eller ribosomala, cellbiologi, är den viktigaste strukturella komponenten i ribosomen. Av denna anledning har de en oumbärlig roll i syntesen av proteiner och är de vanligaste i förhållande till de andra huvudtyperna av RNA: messenger och transfer.

Proteinsyntes är en avgörande händelse i alla levande organismer. Tidigare troddes det att ribosomalt RNA inte var aktivt involverat i detta fenomen och bara spelade en strukturell roll. Det finns idag bevis på att RNA har katalytiska funktioner och är den verkliga katalysatorn för proteinsyntes.

Källa: Jane Richardson (Dcrjsr), från Wikimedia Commons

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

typer

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

Ribosomer delas in 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 1 500 till 3 000 nukleotider. Hos människor når ribosomalt RNA större längder, mellan 1800 och 5000 nukleotider.

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

Svedberg-enheter

Historiskt identifieras ribosomalt RNA med 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 en viss förvirring relaterad till ribosomernas slutliga storlek.

prokaryoter

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

eukaryoter

I eukaryoter finns å andra sidan 18S ribosomalt RNA i den lilla underenheten och den stora underenheten, 60S, innehåller tre typer av ribosomalt RNA: 5S, 5.8S och 28S. I denna avstamning är ribosomer vanligtvis större, mer komplexa och rikligare än i prokaryoter.

Hur syntetiseras det?

Plats för gener

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

Maskineriet ansvarar för montering av ribosomenheter i närvaro av vissa proteiner.

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

När det gäller bakterier är generna för ribosomala RNA: er 16S, 23S och 5S organiserade och transkriberade tillsammans i en operon. Denna "gen tillsammans" organisation är mycket vanligt 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" belägna på kromosomerna 13, 14, 15, 21 och 22. Dessa regioner kallas NORs.

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 för att bilda ett RNA efter en DNA-härdning kallas transkription. Det finns flera typer av RNA-polymeraser.

I allmänhet utförs transkriptionen av ribosomala RNA med RNA-polymeras I, med undantag av 5S ribosomalt RNA, vars transkription utförs av RNA-polymeras III. 5S har också det speciella att det 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 förinitieringskomplexet, som består av TATA-rutan och TBP-associerade faktorer.

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

Förlängning och transkriptionens slut

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

I eukaryoter har de transkriptionella enheterna av ribosomala gener en DNA-sekvens vid 3'-änden med en sekvens känd som Sal-boxen, vilket indikerar transkriptionens slut.

Efter transkription av ribosomala RNA: er arrangerade i tandem inträffar, sker biogenes av ribosomer i kärnan. Ribosomala genutskrifter mognar och associeras med proteiner för att bilda ribosomala enheter.

Före avslutningen sker bildandet av en serie "riboproteiner". Liksom i messenger-RNA drivs skarvningsprocessen av små nukleolära ribonukleoproteiner, eller snRNP, för dess akronym på engelska.

Skarvning är en process där introner (icke-kodande sekvenser) som vanligtvis "avbryter" exoner (sekvenser som kodar för den aktuella genen) 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 modifikationer. 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

Liksom DNA består RNA av en kvävebas som är kovalent bunden till en fosfatskelett.

De fyra kvävebaserna som bildar dem är adenin, cytosin, uracil och guanin. Till skillnad från DNA är RNA emellertid inte en dubbelbandsmolekyl, utan ett enda band.

Liksom överförings-RNA kännetecknas ribosomalt RNA av att ha en ganska komplex sekundärstruktur, 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 att transportera syre, såsom hemoglobin, till stödfunktioner.

Tillämplighet

Ribosomalt RNA används i stor utsträckning, både inom området molekylärbiologi och evolution, och inom medicinen.

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

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

I själva verket utfördes en av de mest berömda fylogenetiska rekonstruktionerna inom området biologi av Carl Woese och kollaboratörer med användning av 16S ribosomala RNA-sekvenser. Resultaten av denna studie tillät levande organismer att delas in i tre domäner: archaea, bakterier och eukaryoter.

Å andra sidan är ribosomalt RNA ofta målet för många antibiotika som används inom medicinen för att bota ett brett spektrum av sjukdomar. Det är logiskt att anta att genom att attackera proteinproduktionssystemet för en bakterie kommer det att påverkas omedelbart.

Evolution

Det spekuleras i att ribosomer, som vi känner till dem idag, började bildandet i mycket avlägsna tider, nära bildningen av LUCA (sista allmänna gemensamma förfäder eller sista universal gemensamma förfader).

I själva verket säger en av hypoteserna om livets ursprung att livet härstammar från en RNA-molekyl - eftersom det har de nödvändiga autokatalytiska förmågorna att betraktas som en av livets föregångsmolekyler.

Forskarna föreslår att de nuvarande prekursorerna för ribosom inte var lika selektiva med aminosyror och accepterade både l- och d-isomerer. Idag är det allmänt känt att proteiner uteslutande bildas av amino-l-form.

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

referenser

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemi. 5: e upplagan. New York: WH Freeman. Avsnitt 29.3, en ribosom är en ribonukleoproteinpartikel (70S) gjord av en liten (30S) och en stor (50S) underenhet. Finns på: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Inbjudan till biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Ursprunget och utvecklingen av ribosomen. Cold Spring Harbor-perspektiv i biologi, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guyton och Halls lärobok för medicinsk fysiologi e-bok. Elsevier Health Sciences.
5. Lewin, B. (1993). gener Volym 1. Återgå.
6. Lodish, H. (2005). Cellulär och molekylärbiologi. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomstruktur och översättningsmekanismen. Cell, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Introduktion till mikrobiologi. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN, & Cate, JHD (2012). Strukturen och funktionen av den eukaryota ribosomen. Cold Spring Harbor-perspektiv i biologi, 4 (5), a011536.