Ribosomal RNA hur det syntetiseras, typer och struktur, funktioner



den Ribosomalt RNAeller ribosomal, i cellbiologi, är den viktigaste strukturella komponenten av ribosomer. Därför har de en oumbärlig roll i syntesen av proteiner och är den mest rikliga i förhållande till de andra huvudtyperna av RNA: budbärare och överföring.

Syntesen av proteiner är en viktig händelse i alla levande organismer. Tidigare troddes det att ribosomal RNA inte aktivt deltog i detta fenomen, och att det bara spelade en strukturell roll. Numera finns det bevis för att RNA har katalytiska funktioner och är den sanna katalysatorn för proteinsyntes.

I eukaryoter är de gener som ger upphov till denna typ av RNA organiserad i en region av kärnan som kallas nukleol. Typerna av RNA klassificeras vanligen beroende på deras beteende i sedimentering, varför de åtföljs av bokstaven S för "Svedberg-enheter"..

index

  • 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 slutet av transkription
    • 2.4 Post-transkriptionella modifieringar
  • 3 struktur
  • 4 funktioner
  • 5 Tillämplighet
  • 6 Evolution
  • 7 referenser

Typ

En av de mest slående skillnaderna mellan eukaryotiska och prokaryota linjer är kompositionen i termer 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 molekyl av ribosomal RNA, medan den större innehåller en större molekyl och två mindre i fallet med eukaryoter.

Det minsta ribosomala RNA i bakterier kan ha från 1500 till 3000 nukleotider. I människor når ribosomal RNA längre längder, mellan 1800 och 5000 nukleotider.

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

Svedberg enheter

Historiskt identifieras ribosomal RNA genom sedimenteringskoefficienten för suspenderade partiklar centrifugeras under standardbetingelser, vilket betecknas med bokstaven S i "Svedberg-enheter"..

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

prokaryoter

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

eukaryot

Eukaryoter, å andra sidan, 18S ribosomalt RNA som finns i den lilla subenheten och den stora subenheten, 60S, innehåller tre typer av ribosomalt RNA: 5S, 5.8S och 28S. I denna härkomst är ribosomer vanligtvis större, mer komplexa och mer rikliga än i prokaryoter.

Hur syntetiseras det?

Platser av gener

Ribosomal RNA är den centrala komponenten i ribosomer, så dess syntes är en oumbärlig händelse i cellen. Syntesen sker i nukleolus, en region inuti kärnan som inte är bunden av ett biologiskt membran.

Maskinen är ansvarig för montering av enheterna av ribosomer i närvaro av vissa proteiner.

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

I fallet med bakterier, är generna för ribosomala RNA 16S, 23S och 5S organiserade och transkriberas i en operon. Denna organisation av "gener tillsammans" är mycket vanlig i gener av prokaryoter.

I kontrast organiseras eukaryoter, mer komplexa organismer med en membran-avgränsad kärna, i tandem. I oss är människor, de gener som kodar för ribosomal RNA organiserad i fem "grupper" som ligger på kromosomer 13, 14, 15, 21 och 22. Dessa regioner kallas NOR.

Start av transkription

I cellen är RNA-polymeras ett enzym ansvarigt för tillsats av nukleotider till strängarna av RNA. De bildar en molekyl av dessa från en DNA-molekyl. Denna process att bilda ett RNA som följer ett DNA som härdat är känt som transkription. Det finns flera typer av RNA-polymeraser.

I allmänhet utförs transkriptionen av ribosomala RNA genom RNA-polymeras I, med undantag för 5S-ribosomalt RNA, vars transkription utförs av RNA-polymeras III. 5S har också den särdrag som den transkriberas ut ur nukleolusen.

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

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

När alla faktorer är tillsammans, RNA-polymeras I, tillsammans med andra transkriptionsfaktorer, binda till den centrala regionen av promotorn för att bilda den inledande komplex.

Förlängning och slutet av transkription

Därefter uppträder det andra steget i transkriptionsprocessen: förlängning. Här inträffar transkription och involverar närvaron av andra katalytiska proteiner, såsom topoisomeras.

I eukaryoter har transkriptionsenheterna i ribosomala gener en DNA-sekvens vid 3'-änden med en sekvens som är känd som Sal-rutan, vilket indikerar slutet av transkriptionen.

Efter transkriptionen av ribosomala RNA som beställts i tandem sker biogenes av ribosomerna i nukleolusen. Transkript av ribosomala gener mognar och associerar med proteiner för att bilda ribosomala enheter.

Före uppsägningen sker bildandet av en serie "riboproteiner". Som i Messenger RNA, processen av splitsning styrs av små nukleolära ribonukleoproteiner eller snRNP, för dess akronym på engelska.

den splitsning Det är en process där introner (icke-kodande sekvenser) raderas som vanligtvis "avbryter" exonerna (sekvenser som kodar för genen i fråga).

Processen leder till 20S mellanhänder som innehåller 18S och 32S rRNA, som innehåller 5,8S och 28S rRNA.

Post-transkriptionella modifikationer

Efter att de ribosomala RNA har uppstått, genomgår de ytterligare modifieringar. Dessa innefattar metyleringar (tillsats av en metylgrupp) av ca 100 nukleotider per ribosom i ribosomens 2'-OH-grupp. Dessutom sker isomeriseringen av mer än 100 uridiner till pseudo-uridinformen.

struktur

Liksom DNA består RNA av en kvävebas baserad av en kovalent bindning till en fosfat-ryggrad.

De fyra kvävebaserna som bildar dem är adenin, cytosin, uracil och guanin. I motsats till DNA är RNA emellertid inte en dubbelbandsmolekyl, utan ett enkelt band.

Såsom transfer-RNA, är ribosomalt RNA kännetecknas av en ganska komplex sekundär struktur, specifika bindningsregioner som känner igen messenger-RNA och transfer-RNA.

funktioner

Huvudfunktionen hos ribosomal RNA är att tillhandahålla en fysisk struktur som tillåter att ta messenger-RNA och avkoda det till aminosyror för att bilda proteiner.

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

tillämplighet

Ribosomal RNA används i stor utsträckning, både inom molekylärbiologi och utveckling, och medicin.

Om du önskas kända fylogenetiska relationer fler problem mellan två grupper av organismer - det vill säga de organ till varandra, är relaterade i termer av relationer - ofta som märkta ribosomala RNA-gener.

De är mycket användbara som molekylära markörer tack vare deras låga evolutionära hastigheter (denna typ av sekvenser kallas "konserverade sekvenser").

Faktum är att en av de mest kända fylogenetiska rekonstruktionerna inom biologin utfördes av Carl Woese och samarbetspartners med användning av 16S ribosomala RNA-sekvenser. Resultaten av denna studie möjliggjorde uppdelning av levande organismer i tre områden: archaea, bakterier och eukaryoter..

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

evolution

Det spekuleras att ribosomer, som vi känner dem i dag, började sin utbildning i avlägsna, nära till bildandet av Luca (för kort tid Engelska sista universella gemensamma förfader eller sista universella gemensamma förfader).

I själva verket antyder en av de hypoteser om livets ursprung att livet har sitt ursprung från en RNA-molekyl - som det har den nödvändiga för att betraktas som en av mellanprodukt molekyler av livsfunktioner autokatalytiska.

Forskarna föreslår att prekursorerna för nuvarande ribosomer inte var lika selektiva med aminosyrorna, varvid båda isomererna l och d accepterades. Numera är det allmänt känt att proteiner exklusivt bildas av aminosyror.

Också har ribosomalt RNA förmågan att katalysera reaktionen av peptidyl transferas Denna funktion som tjänar som ett förråd av nukleotider, i kombination med deras katalytiska förmåga, gör det till en viktig del i utvecklingen av de tidigaste formerna på jorden.

referenser

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemi. 5: e upplagan. New York: W H Freeman. § 29,3, en ribosom är en ribonukleoproteinkomplex Particle (70S) Tillverkad i en liten (30S) och en stor (50S) subenhet. Finns på: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Inbjudan till biologi. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G.E. (2010). Ursprung och utveckling av ribosomen. Cold Spring Harbor perspektiv inom biologi, 2(9), a003483.
  4. Hall, J.E. (2015). Guyton och Hall textbok av medicinsk fysiologi e-bok. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Gener. Volym 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Cell- och molekylärbiologi. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomstruktur och mekanism för översättning. cell, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R., och Case, C.L. (2007). Introduktion till mikrobiologi. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N., & Cate, J.H. D. (2012). Strukturen och funktionen hos den eukaryota ribosomen. Cold Spring Harbor perspektiv inom biologi, 4(5), a011536.