Ribosomální RNA, jak je syntetizována, typy a struktura, funkce

874
Philip Kelley

The Ribozomální RNAnebo ribozomální, v buněčné biologii, je nejdůležitější strukturní složkou ribozomů. Z tohoto důvodu mají nepostradatelnou roli při syntéze proteinů a jsou nejhojnější ve vztahu k dalším hlavním typům RNA: messenger a transfer..

Syntéza bílkovin je zásadní událostí ve všech živých organismech. Dříve se věřilo, že ribozomální RNA se na tomto jevu aktivně nepodílela a hrála pouze strukturální roli. Dnes existují důkazy, že RNA má katalytické funkce a je skutečným katalyzátorem syntézy bílkovin.

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

U eukaryot jsou geny, které vedou k tomuto typu RNA, organizovány v oblasti jádra nazývané nukleolus. Typy RNA jsou obvykle klasifikovány v závislosti na jejich chování při sedimentaci, proto jsou doprovázeny písmenem S pro „jednotky Svedberg“.

Rejstřík článků

  • 1 typů
    • 1.1 Svedbergovy jednotky
    • 1.2 Prokaryotes
    • 1.3 Eukaryoty
  • 2 Jak je syntetizován?
    • 2.1 Umístění genů
    • 2.2 Začátek transkripce
    • 2.3 Prodloužení a konec transkripce
    • 2.4 Post-transkripční úpravy
  • 3 Struktura
  • 4 funkce
  • 5 Použitelnost
  • 6 Evoluce
  • 7 Reference

Typy

Jedním z nejvýraznějších rozdílů mezi eukaryotickými a prokaryotickými liniemi je složení ribozomální RNA, která tvoří jejich ribozomy. Prokaryoty mají menší ribozomy, zatímco ribozomy v eukaryotech jsou větší.

Ribozomy jsou rozděleny na velké a malé podjednotky. Malá obsahuje jednu molekulu ribozomální RNA, zatímco velká obsahuje jednu větší molekulu a dvě menší, v případě eukaryot..

Nejmenší ribozomální RNA v bakteriích může být 1 500 až 3 000 nukleotidů. U lidí dosahuje ribozomální RNA větší délky, mezi 1800 a 5000 nukleotidy.

Ribozomy jsou fyzické entity, kde dochází k syntéze bílkovin. Skládají se z přibližně 60% ribozomální RNA. Zbytek jsou bílkoviny.

Svedbergské jednotky

Historicky je ribozomální RNA identifikována sedimentačním koeficientem suspendovaných částic odstředěných za standardních podmínek, který je označen písmenem S pro „jednotky Svedberg“..

Jednou ze zajímavých vlastností této jednotky je, že není aditivní, to znamená, že 10S plus 10S nejsou 20S. Z tohoto důvodu existuje určitá nejasnost týkající se konečné velikosti ribozomů..

Prokaryotes

V bakteriích, archaeách, mitochondriích a chloroplastech obsahuje malá jednotka ribozomu 16S ribozomální RNA. Zatímco velká podjednotka obsahuje dva druhy ribozomální RNA: 5S a 23S.

Eukaryoty

U eukaryot se naopak 18S ribozomální RNA nachází v malé podjednotce a velká podjednotka 60S obsahuje tři typy ribozomální RNA: 5S, 5,8S a 28S. V této linii mají ribozomy tendenci být větší, složitější a hojnější než u prokaryot..

Jak je to syntetizováno?

Umístění genů

Ribozomální RNA je ústřední složkou ribozomů, takže její syntéza je v buňce nepostradatelnou událostí. Syntéza probíhá v jádru, oblasti v jádře, která není ohraničena biologickou membránou.

Strojní zařízení je odpovědné za sestavování ribozomových jednotek v přítomnosti určitých proteinů.

Geny ribozomální RNA jsou organizovány různými způsoby v závislosti na linii. Pamatujte, že gen je segment DNA, který kóduje fenotyp.

V případě bakterií jsou geny pro 16S, 23S a 5S ribozomální RNA organizovány a transkribovány společně v operonu. Tato organizace „genů dohromady“ je v prokaryotických genech velmi běžná..

Naproti tomu eukaryoty, složitější organismy s jádrem odděleným membránou, jsou organizovány v tandemu. U nás lidí jsou geny kódující ribozomální RNA uspořádány do pěti „shluků“ umístěných na chromozomech 13, 14, 15, 21 a 22. Tyto oblasti se nazývají NOR.

Začátek transkripce

V buňce je RNA polymeráza enzym odpovědný za přidávání nukleotidů k ​​řetězcům RNA. Tvoří jejich molekulu z molekuly DNA. Tento proces tvorby RNA po temperování DNA je známý jako transkripce. Existují různé typy RNA polymeráz.

Obecně se transkripce ribozomálních RNA provádí pomocí RNA polymerázy I, s výjimkou 5S ribozomální RNA, jejíž transkripce se provádí pomocí RNA polymerázy III. 5S má také tu zvláštnost, že se přepisuje mimo jádro.

Promotory syntézy RNA se skládají ze dvou prvků bohatých na GC sekvence a centrální oblasti, kde začíná transkripce.

U lidí se transkripční faktory nezbytné pro tento proces váží na centrální oblast a vytvářejí preinicializační komplex, který se skládá z TATA boxu a faktorů souvisejících s TBP..

Jakmile jsou všechny faktory pohromadě, váže se RNA polymeráza I spolu s dalšími transkripčními faktory na centrální oblast promotoru za vzniku iniciačního komplexu..

Prodloužení a konec transkripce

Později nastane druhý krok procesu transkripce: prodloužení. Zde dochází k samotné transkripci a zahrnuje přítomnost dalších katalytických proteinů, jako je topoizomeráza..

U eukaryot mají transkripční jednotky ribozomálních genů sekvenci DNA na 3 'konci se sekvencí známou jako Sal box, která označuje konec transkripce.

Po transkripci tandemově uspořádaných ribozomálních RNA dochází v nukleolu k biogenezi ribozomů. Transkripty ribozomálních genů dozrávají a asociují se s proteiny za vzniku ribozomálních jednotek.

Před ukončením dochází k tvorbě řady „riboproteinů“. Stejně jako u messengerových RNA probíhá proces sestřih je poháněn malými nukleolárními ribonukleoproteiny nebo snRNP.

The sestřih je to proces, při kterém jsou eliminovány introny (nekódující sekvence), které obvykle „přerušují“ exony (sekvence, které kódují příslušný gen).

Proces vede k meziproduktům 20S obsahujícím 18S rRNA a 32S, obsahujícím 5,8S a 28S rRNA.

Post-transkripční úpravy

Poté, co ribozomální RNA vzniknou, procházejí dalšími modifikacemi. Jedná se o methylace (přidání methylové skupiny) asi 100 nukleotidů na ribozom na 2'-OH skupině ribozomu. Kromě toho dochází k izomerizaci více než 100 uridinů na formu pseudo-uridinu..

Struktura

Stejně jako DNA je RNA složena z dusíkaté báze kovalentně navázané na fosfátový páteř..

Čtyři dusíkaté báze, které je tvoří, jsou adenin, cytosin, uracil a guanin. Na rozdíl od DNA však RNA není dvojpásmová molekula, ale jediný pás..

Stejně jako přenosová RNA se ribozomální RNA vyznačuje tím, že má poměrně složitou sekundární strukturu se specifickými vazebnými oblastmi, které rozpoznávají messengerovou RNA a přenosovou RNA..

Funkce

Hlavní funkcí ribozomální RNA je poskytnout fyzickou strukturu, která umožňuje přijímání a dekódování messengerové RNA na aminokyseliny za vzniku proteinů.

Proteiny jsou biomolekuly se širokou škálou funkcí - od transportu kyslíku, jako je hemoglobin, po podpůrné funkce.

Použitelnost

Ribozomální RNA se hojně používá jak v oblasti molekulární biologie a evoluce, tak v medicíně..

Pokud chcete znát fylogenetické vztahy více problémů mezi dvěma skupinami organismů - to znamená, jak jsou organismy navzájem příbuzné, co se týče příbuznosti - jako značka se často používají geny ribozomální RNA.

Jsou velmi užitečné jako molekulární markery díky své nízké evoluční rychlosti (tyto typy sekvencí jsou známé jako „konzervované sekvence“).

Jednu z nejznámějších fylogenetických rekonstrukcí v oblasti biologie provedl Carl Woese a jeho kolegové pomocí 16S ribosomálních RNA sekvencí. Výsledky této studie umožnily rozdělení živých organismů do tří domén: archea, bakterie a eukaryoty..

Na druhou stranu je ribozomální RNA často terčem mnoha antibiotik, která se v medicíně používají k léčbě široké škály nemocí. Je logické předpokládat, že útokem na systém produkce bílkovin bakterie bude okamžitě ovlivněn..

Vývoj

Spekuluje se, že ribozomy, jak je známe dnes, začaly formovat ve velmi vzdálených dobách, blízko vzniku LUCA (pro jeho zkratku v Anglický poslední univerzální společný předek nebo poslední univerzální společný předek).

Ve skutečnosti jedna z hypotéz o původu života uvádí, že život pocházel z molekuly RNA - protože má nezbytné autokatalytické schopnosti, aby mohl být považován za jednu z předchůdců molekul života..

Vědci navrhují, aby současné prekurzory ribozomu nebyly tak selektivní s aminokyselinami, přičemž akceptovaly izomery la i d. Dnes je všeobecně známo, že bílkoviny se tvoří výlučně z amino formy l.

Kromě toho má ribozomální RNA schopnost katalyzovat reakci peptidyltransferázy. Tato vlastnost sloužit jako úložiště nukleotidů spolu s jeho katalytickými schopnostmi z něj činí klíčový prvek ve vývoji prvních forem na Zemi.

Reference

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biochemie. 5. vydání. New York: W H Freeman. Sekce 29.3, Ribozom Je částice ribonukleoproteinu (70S) vyrobená z malé (30S) a velké (50S) podjednotky. Dostupné na: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Pozvánka na biologii. Panamerican Medical Ed..
  3. Fox, G. E. (2010). Původ a vývoj ribozomu. Perspektivy Cold Spring Harbor v biologii, dva(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton a Hall učebnice lékařské fyziologie e-Book. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Geny Hlasitost 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Buněčná a molekulární biologie. Panamerican Medical Ed..
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Struktura ribozomu a mechanismus translace. Buňka, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2007). Úvod do mikrobiologie. Panamerican Medical Ed..
  9. Wilson, D. N., & Cate, J. H. D. (2012). Struktura a funkce eukaryotického ribozomu. Perspektivy Cold Spring Harbor v biologii, 4(5), a011536.

Zatím žádné komentáře