RIBOSOMALNA RNA: KAKO SE SINTETIZIRA, VRSTE I STRUKTURA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Ribosomalni RNK ili ribosomskc, stanična biologija, je najvažnija strukturna komponenta ribosoma. Iz tog razloga, oni imaju nezamjenjivu ulogu u sintezi proteina i najzastupljeniji su u odnosu na ostale glavne vrste RNA: glasnik i prijenos.

Sinteza proteina je ključni događaj u svim živim organizmima. Prije se vjerovalo da ribosomalna RNA nije aktivno uključena u ovaj fenomen, već je igrala samo strukturnu ulogu. Danas postoje dokazi da RNA ima katalitičke funkcije i pravi je katalizator sinteze proteina.

Izvor: Jane Richardson (Dcrjsr), iz Wikimedia Commons

Kod eukariota geni koji nastaju ovom vrstom RNK organizirani su u regiji jezgre koja se naziva nukleolus. Vrste RNA obično se klasificiraju ovisno o njihovom ponašanju u sedimentaciji, zbog čega su dodane slovom S za "Svedbergove jedinice".

vrste

Jedna od najupečatljivijih razlika između eukariotske i prokariotske linije je sastav ribosomske RNA koja čini njihove ribosome. Prokarioti imaju manje ribosome, dok su ribosomi u eukariotima veći.

Ribosomi su podijeljeni u velike i male podjedinice. Malena sadrži jednu ribosomalnu RNA molekulu, dok velika sadrži jednu veću molekulu i dvije manje, u slučaju eukariota.

Najmanja ribosomalna RNA u bakterijama može biti od 1500 do 3000 nukleotida. Kod ljudi ribosomalna RNA doseže veće duljine, između 1800 i 5000 nukleotida.

Ribosomi su fizička cjelina u kojoj se odvija sinteza proteina. Sastoji se od otprilike 60% ribosomske RNA. Ostalo su proteini.

Svedberške jedinice

Povijesno, ribosomalna RNA identificirana je koeficijentom sedimentiranja suspendiranih čestica centrifugiranih u standardnim uvjetima, što je označeno slovom S za "Svedbergove jedinice".

Jedno od zanimljivih svojstava ovog uređaja je da nije aditivan, odnosno da 10S plus 10S nije 20S. Iz tog razloga postoji neka zbrka u vezi s konačnom veličinom ribosoma.

prokariota

U bakterijama, arheama, mitohondrijama i kloroplastima mala jedinica ribosoma sadrži 16S ribosomsku RNK. Dok velika podjedinica sadrži dvije vrste ribosomalne RNA: 5S i 23S.

eukariota

U eukariota, s druge strane, 18S ribosomalna RNA nalazi se u maloj podjedinici, a velika podjedinica, 60S, sadrži tri vrste ribosomalne RNA: 5S, 5.8S i 28S. U ovoj liniji ribosomi su veći, složeniji i obilniji nego kod prokariota.

Kako se sintetizira?

Položaj gena

Ribosomalna RNA je središnja komponenta ribosoma, pa je njegova sinteza nezamjenjiv događaj u stanici. Sinteza se odvija u nukleolu, području unutar jezgre koje nije ograničeno biološkom membranom.

Mašina je odgovorna za sastavljanje ribosomskih jedinica u prisutnosti određenih proteina.

Ribosomalni RNA geni organizirani su na različite načine, ovisno o rodu. Zapamtite da je gen segment DNK koji kodira za fenotip.

U slučaju bakterija, geni za ribosomske RNK 16S, 23S i 5S organiziraju se i prepisuju zajedno u operon. Ova organizacija "gena zajedno" vrlo je česta u prokariotskim genima.

Suprotno tome, eukarioti, složeniji organizmi sa jezgrom razgranatom membranom, organizirani su u tandemu. Kod nas ljudi geni koji kodiraju ribosomalnu RNK organizirani su u pet "klastera" smještenih na kromosomima 13, 14, 15, 21 i 22. Te regije nazivaju se NOR-i.

Početak transkripcije

U stanici, RNA polimeraza je enzim zadužen za dodavanje nukleotida u RNA lance. Oni formiraju molekulu ovih molekula iz DNK. Ovaj postupak formiranja RNA nakon kaljenja DNA poznat je kao transkripcija. Postoji nekoliko vrsta polimeraza RNA.

Općenito, transkripciju ribosomalnih RNA provodi RNA polimeraza I, s izuzetkom 5S ribosomalne RNA, čija transkripcija provodi RNA polimeraza III. 5S također ima posebnost da je transkribiran izvan nukleola.

Promotori sinteze RNA sastoje se od dva elementa bogata GC sekvencama i središnjim područjem, ovdje počinje transkripcija.

U ljudi se transkripcijski faktori potrebni za proces vežu za središnju regiju i stvaraju kompleks preinicijacije, koji se sastoji od TATA okvira i faktora povezanih s TBP.

Jednom kada su svi faktori zajedno, RNA polimeraza I, zajedno s ostalim faktorima transkripcije, veže se na središnju regiju promotora, čime se stvara inicijacijski kompleks.

Produljenje i kraj transkripcije

Nakon toga dolazi do drugog koraka postupka transkripcije: izduživanje. Tu se događa i sama transkripcija koja uključuje prisutnost drugih katalitičkih proteina, poput topoizomeraze.

Kod eukariota transkripcijske jedinice ribosomalnih gena imaju DNA sekvencu na 3 'kraju s nizom poznatim kao Sal box, što označava kraj transkripcije.

Nakon transkripcije ribosomalnih RNA raspoređenih u tandemu dolazi do biogeneze ribosoma u nukleolu. Ribosomalni transkripti gena sazrijevaju i udružuju se s proteinima kako bi tvorili ribosomske jedinice.

Prije prestanka dolazi do stvaranja niza "riboproteina". Kao i u glasnicima RNA, postupak spajanja pokreću mali nukleolarni ribonukleoproteini ili snRNP, tako da u engleskom postoji njegova akronim.

Spajanje je proces u kojem se eliminiraju introni (nekodirajuće sekvence) koji obično "prekidaju" egzone (sekvence koje kodiraju gen za koji je u pitanju).

Proces dovodi do intermedijara 20S koji sadrži 18S rRNA i 32S, koji sadrže 5,8S i 28S rRNA.

Post-transkripcijske modifikacije

Nakon nastanka ribosomalnih RNA, oni će podnijeti dodatne modifikacije. One uključuju metilacije (dodavanje metilne skupine) od oko 100 nukleotida po ribosomu u 2'-OH grupi ribosoma. Uz to dolazi do izomerizacije više od 100 uridina u pseudo-uridinski oblik.

Struktura

Kao i DNK, RNA se sastoji od dušične baze koja je kovalentno vezana za fosfatnu kralježnicu.

Četiri dušične baze koje ih formiraju su adenin, citozin, uracil i gvanin. Međutim, za razliku od DNK, RNA nije dvolančana molekula, već jednostruka.

Kao i RNA za prijenos, ribosomalna RNA karakterizira prilično složena sekundarna struktura, sa specifičnim veznim regijama koje prepoznaju glasnik RNA i prijenos RNA.

Značajke

Glavna funkcija ribosomske RNA je osigurati fizičku strukturu koja omogućava da se RNA glasnik uzima i dekodira u aminokiseline, da tvori proteine.

Proteini su biomolekule sa širokim rasponom funkcija - od prijevoza kisika, poput hemoglobina, do potpornih funkcija.

Primjenjivost

Ribosomalna RNA se uvelike koristi, kako u području molekularne biologije i evolucije, tako i u medicini.

Ako želite znati filogenetske veze s više problema između dvije skupine organizama - to jest kako su organizmi povezani međusobno, s obzirom na srodstvo - ribosomalni RNA geni često se koriste kao označavanje.

Vrlo su korisni kao molekularni markeri zahvaljujući niskoj evolucijskoj brzini (ove vrste sekvenci su poznate i kao "sačuvani nizovi").

U stvari, jednu od najpoznatijih filogenetskih rekonstrukcija na području biologije izveli su Carl Woese i suradnici koristeći 16S ribosomalne RNA sekvence. Rezultati ove studije omogućili su da se živi organizmi podijele u tri domene: arheje, bakterije i eukariote.

S druge strane, ribosomalna RNA često je meta mnogih antibiotika koji se u medicini koriste za liječenje širokog spektra bolesti. Logično je pretpostaviti da će napadom na sustav proizvodnje proteina bakterija odmah utjecati.

Evolucija

Nagađa se da su ribosomi, kakvi ih danas poznajemo, započeli svoje formiranje u vrlo dalekim vremenima, blizu formiranja LUCA (posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka).

U stvari, jedna od hipoteza o podrijetlu života kaže da život potiče iz molekule RNA - budući da posjeduje potrebne autokatalitičke sposobnosti da bi se mogao smatrati jednom od molekula prethodnika života.

Istraživači predlažu da trenutni prekurzori ribosoma nisu bili tako selektivni s aminokiselinama, prihvaćajući i l i d izomere. Danas je opće poznato da se proteini formiraju isključivo iz amino oblika l.

Pored toga, ribosomalna RNA ima sposobnost kataliziranja reakcije na peptidil transferazu. Ovo svojstvo služenja kao nukleotidno spremište, u kombinaciji s katalitičkim sposobnostima, čini ga ključnim elementom u razvoju prvih oblika na zemlji.

Reference

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemija. 5. izdanje New York: WH Freeman. Odjeljak 29.3, Ribosom je čestica ribonukleoproteina (70S) načinjena od male (30S) i velike (50S) podjedinice. Dostupno na: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., i Schnek, A. (2006). Poziv na biologiju. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Podrijetlo i evolucija ribosoma. Perspektive Cold Spring Harbor u biologiji, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guyton i Hall udžbenik e-knjige medicinske fiziologije. Elsevier Health Sciences.
5. Lewin, B. (1993). geni Svezak 1. reverte.
6. Lodish, H. (2005). Stanična i molekularna biologija. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomska struktura i mehanizam prevođenja. Stanica, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Uvod u mikrobiologiju. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN, & Cate, JHD (2012). Struktura i funkcija eukariotskog ribosoma. Perspektive Cold Spring Harbor iz biologije, 4 (5), a011536.