RIBOSZOMÁLIS RNS: A SZINTÉZIS MÓDJA, TÍPUSAI ÉS FELÉPÍTÉSE, FUNKCIÓI - BIOLÓGIA - 2025

A riboszómás RNS vagy riboszómális sejtbiológia a riboszóma legfontosabb szerkezeti eleme. Ezért elengedhetetlenül fontos szerepet játszanak a fehérjék szintézisében, és ezek a legszélesebbek az RNS többi fő típusához viszonyítva: a messenger és a transzfer.

A fehérje szintézis kritikus esemény minden élő szervezetben. Korábban azt hitték, hogy a riboszomális RNS nem aktívan vesz részt ebben a jelenségben, és csak szerkezeti szerepet játszik. Manapság bizonyítékok vannak arra, hogy az RNS katalitikus funkcióval rendelkezik és valódi katalizátora a fehérje szintézisében.

Forrás: Jane Richardson (Dcrjsr), a Wikimedia Commonsból

Az eukariótákban az ilyen típusú RNS-t kiváltó gének a atommagnak a nukleolusnak nevezett régiójában vannak szerveződve. Az RNS-típusokat általában az ülepedés viselkedésétől függően osztályozzák, ezért az "Svedberg egységek" S betűvel vannak ellátva.

típusai

Az eukarióta és a prokarióta vonalok egyik legszembetűnőbb különbsége a riboszómális RNS összetétele, amely a riboszómájukat képezi. A prokarióták kisebb riboszómákkal rendelkeznek, míg az eukarióták riboszómái nagyobbak.

A riboszómákat nagy és kicsi alegységekre osztjuk. A kicsi egyetlen riboszómális RNS-molekulát tartalmaz, míg a kicsi egy nagyobb és két kisebb molekulát tartalmaz az eukarióták esetében.

A baktériumokban a legkisebb riboszómális RNS 1500-3000 nukleotid lehet. Az emberekben a riboszómális RNS nagyobb hosszúságot ér el, 1800 és 5000 nukleotid között.

A riboszómák azok a fizikai egységek, amelyekben a proteinszintézis megtörténik. Körülbelül 60% riboszómális RNS-ből állnak. A többi fehérje.

Svedberg egységek

A riboszómális RNS-t történetileg a szokásos körülmények között centrifugált szuszpendált részecskék ülepedési tényezőjével azonosítottuk, amelyet "Svedberg egységek" S betű jelöl.

Ennek az egységnek az egyik érdekes tulajdonsága, hogy nem additív, vagyis a 10S plusz 10S nem 20S. Ezért van némi zavar a riboszómák végső méretével kapcsolatban.

A prokarióták

Baktériumokban, archaea, mitokondriumokban és kloroplasztokban a riboszóma kis része a 16S riboszómális RNS-t tartalmazza. Míg a nagy alegység kétféle riboszomális RNS-t tartalmaz: 5S és 23S.

Eukarióták

Az eukariótákban viszont a 18S riboszómális RNS megtalálható a kis alegységben, és a 60S nagy alegység háromféle riboszómális RNS-t tartalmaz: 5S, 5.8S és 28S. Ebben a vonalban a riboszómák általában nagyobbak, összetettebbek és bőségesebbek, mint a prokariótákban.

Hogyan szintetizálódik?

A gének elhelyezkedése

A riboszómális RNS a riboszómák központi alkotóeleme, tehát szintézise nélkülözhetetlen esemény a sejtben. A szintézis a nucleolusban zajlik, egy olyan részben a magban, amelyet nem határol biológiai membrán.

A gép felelős a riboszóma egységek összeállításáért bizonyos fehérjék jelenlétében.

A riboszómális RNS-gének a vonaltól függően különböző módon vannak megszervezve. Ne feledje, hogy a gén egy DNS-szegmens, amely egy fenotípust kódol.

Baktériumok esetében a 16S, 23S és 5S riboszómális RNS-ek géneit egy operonban szervezzük össze és átírjuk. Ez a „gén együtt” szervezés nagyon gyakori a prokarióta génekben.

Ezzel szemben az eukarióták, a bonyolultabb organizmusok, amelyek membránnal elválasztott atommaggal rendelkeznek, tandemben vannak elrendezve. Betegekben, emberekben, a riboszómális RNS-t kódoló gének öt "klaszterbe" vannak osztva, amelyek a 13., 14., 15., 21. és 22. kromoszómán helyezkednek el. Ezeket a régiókat NOR-nak nevezzük.

Az átírás kezdete

A sejtben az RNS polimeráz egy enzim, amely felelős nukleotidok hozzáadásához az RNS szálakhoz. Ezekből egy molekulát képeznek egy DNS-molekulából. Az RNS képződésének ezt a folyamatát egy DNS edzés után transzkripciónak nevezzük. Többféle RNS-polimeráz létezik.

Általában a riboszómális RNS transzkripciót RNS polimeráz I-sel végezzük, kivéve az 5S riboszómális RNS-t, amelynek transzkripcióját RNS polimeráz III végzi. Az 5S-nek az is a sajátossága, hogy átíródik a sejtmagon kívül.

Az RNS szintézisének promóterei két elemből állnak, amelyek gazdag GC szekvenciákban és egy központi régióból állnak, itt kezdődik a transzkripció.

Emberekben a folyamathoz szükséges transzkripciós faktorok a központi régióhoz kötődnek, és létrehozzák az előiniciációs komplexet, amely a TATA dobozból és a TBP-vel társított tényezőkből áll.

Miután az összes faktor összekapcsolódott, az RNS-polimeráz I, más transzkripciós faktorokkal együtt, kötődik a promoter központi régiójához, és így iniciációs komplexet képez.

A transzkripció meghosszabbítása és vége

Ezt követően megtörténik a transzkripciós folyamat második lépése: megnyúlás. Itt maga a transzkripció történik, és magában foglalja más katalitikus fehérjék, például topoizomeráz jelenlétét.

Az eukariótákban a riboszómális gének transzkripciós egységeinek DNS-szekvenciája van a 3 'végén egy olyan szekvenciával, amelyet Sal boxnak hívunk, amely jelzi a transzkripció végét.

A párhuzamosan elrendezett riboszómális RNS-ek transzkripciója után a riboszómák biogenezise a nukleolusban zajlik. A riboszómális gén transzkriptumok érlelődnek és kapcsolódnak a fehérjékhez, hogy riboszómális egységeket képezzenek.

A befejezés előtt "riboproteinek" sorozat képződik. Mint a messenger RNS-ekben is, az splicing folyamatot a kis nukleoláris ribonukleoproteinek vagy snRNP-k hajtják végre, az angol betűszó miatt.

Az összeillesztés egy olyan folyamat, amely során az intronokat (nem kódoló szekvenciákat), amelyek általában "megszakítják" exónokat (azok a szekvenciák, amelyek a kérdéses gént kódolják) eltávolítják.

Az eljárás eredményeként a 20S intermedierei tartalmazzák a 18S rRNS-t és a 32S-t, amelyek tartalmazzák az 5,8S és 28S rRNS-t.

Post-transzkripciós módosítások

Miután a riboszómális RNS-ek származnak, további módosításokon megy keresztül. Ez magában foglalja a riboszómánként körülbelül 100 nukleotid metilációt (metilcsoport hozzáadása) a riboszóma 2'-OH csoportjában. Ezen túlmenően több mint 100 uridin izomerizációja következik be az ál-uridin formává.

Szerkezet

A DNS-hez hasonlóan az RNS egy foszfátvázhoz kovalensen kötött nitrogénbázisból is áll.

Az őket alkotó négy nitrogénbázis az adenin, a citozin, az uracil és a guanin. A DNS-től eltérően azonban az RNS nem kettős sávú molekula, hanem egyetlen sáv.

A transzfer RNS-hez hasonlóan a riboszomális RNS-t is meglehetősen összetett szekunder szerkezet jellemzi, specifikus kötő régiókkal, amelyek felismerik a messenger RNS-t és transzfer RNS-eket.

Jellemzők

A riboszómális RNS fő funkciója egy olyan fizikai szerkezet biztosítása, amely lehetővé teszi a messenger RNS-nek az aminosavakba történő dekódolását és fehérjeképződést.

A fehérjék sokféle funkciójú biomolekulák - az oxigén, például a hemoglobin szállításáig a támogató funkciókig.

Alkalmazhatóság

A riboszómális RNS-t széles körben használják, mind a molekuláris biológia és evolúció területén, mind az orvostudományban.

Ha meg akarja tudni a filogenetikai kapcsolatokat, akkor több probléma van az organizmusok két csoportja között - vagyis hogy az organizmusok hogyan rokonak egymással rokonság szempontjából - a riboszomális RNS géneket gyakran használják jelölésként.

Alacsony evolúciós sebességüknek köszönhetően nagyon hasznosak molekuláris markerként (ezeket a szekvenciákat „konzervált szekvenciáknak” nevezzük).

Valójában a biológia egyik leghíresebb filogenetikai rekonstrukcióját Carl Woese és munkatársai hajtották végre 16S riboszomális RNS szekvenciák felhasználásával. A vizsgálat eredményei lehetővé tették az élő organizmusok három doménre történő felosztását: archaea, baktériumok és eukarióták.

Másrészt a riboszómális RNS gyakran sok olyan antibiotikum célpontja, amelyet az orvostudományban használnak a betegségek széles skálájának gyógyítására. Logikus feltételezni, hogy ha egy baktérium fehérjetermelési rendszerét megtámadják, akkor azonnal befolyásolja azt.

Evolúció

Arra gondolunk, hogy a riboszómák, amint ma ismerjük őket, nagyon távoli időkben kezdték kialakulni, közel a LUCA (utolsó univerzális közös ős) kialakulásához.

Valójában az élet eredetére vonatkozó egyik hipotézis azt állítja, hogy az élet egy RNS-molekulából származik - mivel rendelkezik a szükséges autokatalitikus képességekkel ahhoz, hogy az élet egyik prekurzormolekulájának lehessen tekinteni.

A kutatók azt állítják, hogy a jelenlegi riboszóma prekurzorok nem voltak olyan szelektívek az aminosavakkal, hogy mind az l, mind a d izomereket elfogadták. Manapság köztudott, hogy a fehérjék kizárólag l-formájú aminosavakból képződnek.

Ezenkívül a riboszómális RNS képes a peptidil-transzferáz-reakció katalizálására, és ez a nukleotid-tárolóként való működés, katalitikus képességeivel párhuzamosan, kulcsfontosságú elemét képezi az első formák evolúciójában a földön.

Irodalom

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokémia. 5. kiadás. New York: WH Freeman. 29.3. Szakasz - A riboszóma egy ribonukleoprotein részecske (70S), amely egy kicsi (30S) és egy nagy (50S) alegységből készül. Elérhető a következő címen: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H. és Schnek, A. (2006). Meghívó a biológiához. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). A riboszóma eredete és fejlődése. A Cold Spring Harbor biológiai perspektívái, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guyton és Hall tankönyv az orvosi fiziológia e-könyvéből. Elsevier Health Sciences.
5. Lewin, B. (1993). gének 1. kötet. Fordítsa meg.
6. Lodish, H. (2005). Sejtes és molekuláris biológia. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). A riboszóma szerkezete és a transzláció mechanizmusa. Cell, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Bevezetés a mikrobiológiába. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN, és Cate, JHD (2012). Az eukarióta riboszóma szerkezete és funkciója. A Cold Spring Harbor biológiai perspektívái, 4 (5), a011536.