Рибозомната РНК как се синтезира, видове и структура, функции

на Рибозомна РНКили рибозом, в клетъчната биология, е най-важният структурен компонент на рибозомите. Следователно те имат незаменима роля в синтеза на протеини и са най-разпространени по отношение на другите основни видове РНК: куриер и трансфер..

Синтезът на протеините е ключово събитие във всички живи организми. Преди това се смяташе, че рибозомната РНК не участва активно в този феномен и че играе само структурна роля. Днес има доказателства, че РНК има каталитични функции и е истинският катализатор на синтеза на протеини.

При еукариотите гените, които пораждат този тип РНК, се организират в областта на ядрото, наречена ядрец. Типовете РНК обикновено се класифицират в зависимост от поведението им в седиментацията, поради което те се придружават от буквата S на "Svedberg units"..

индекс

• 1 Видове
  • 1.1
  • 1.2 Прокариоти
  • 1.3 Еукариоти
• 2 Как се синтезира?
  • 2.1 Местоположение на гените
  • 2.2 Начало на транскрипцията
  • 2.3 Удължаване и край на транскрипцията
  • 2.4 Посттранскрипционни модификации
• 3 Структура
• 4 Функции
• 5 Приложимост
• 6 Еволюция
• 7 Препратки

тип

Една от най-забележителните разлики между еукариотните и прокариотните линии е съставът по отношение на рибозомната РНК, която съставлява техните рибозоми. Прокариотите имат по-малки рибозоми, докато рибозомите в еукариотите са по-големи.

Рибозомите се разделят на големи и малки субединици. Малкият съдържа една молекула рибозомна РНК, докато по-голямата съдържа по-голяма молекула и две по-малки, в случая на еукариоти.

Най-малката рибозомна РНК в бактериите може да има от 1500 до 3000 нуклеотида. При хората рибозомната РНК достига по-дълги разстояния между 1800 и 5000 нуклеотида.

Рибозомите са физическите единици, в които се осъществява синтез на протеин. Те са съставени от приблизително 60% рибозомна РНК. Останалите са протеини.

Единици Svedberg

Исторически, рибозомната РНК се идентифицира чрез коефициента на утаяване на суспендираните частици, центрофугирани при стандартни условия, който се обозначава с буквата S на "Svedberg units"..

Едно от интересните свойства на тази единица е, че тя не е добавка, т.е. 10S плюс 10S не са 20S. Поради тази причина има известно объркване, свързано с окончателния размер на рибозомите.

прокариоти

При бактериите, археите, митохондриите и хлоропластите малката единица на рибозомата съдържа 16S рибозомна РНК. Докато голямата субединица съдържа два вида рибозомна РНК: 5S и 23S.

еукариотната

Еукариоти, от друга страна, 18S рибозомна РНК се намира в малката субединица и голямата субединица, 60S, съдържа три вида рибозомална РНК: 5S, 5.8S и 28S. В тази линия рибозомите обикновено са по-големи, по-сложни и по-изобилни, отколкото в прокариотите.

Как се синтезира?

Местоположение на гените

Рибозомната РНК е централният компонент на рибозомите, така че нейният синтез е незаменим събитие в клетката. Синтезът се осъществява в ядрото, област в ядрото, която не е ограничена от биологична мембрана.

Машината е отговорна за сглобяването на единиците рибозоми в присъствието на определени протеини.

Геновете на рибозомната РНК се организират по различни начини в зависимост от линията. Припомнете си, че един ген е сегмент от ДНК, който кодира фенотип.

В случая на бактериите, гените за 16S, 23S и 5S рибозомалните РНК са организирани и транскрибирани заедно в оперон. Тази организация на "гените заедно" е много често срещана в гените на прокариотите.

За разлика от това, еукариотите, по-сложните организми с мембранно-разграничено ядро, са организирани в тандем. В нас, хората, гените, които кодират рибозомната РНК, са организирани в пет "групи", разположени на хромозоми 13, 14, 15, 21 и 22. Тези региони се наричат ​​NOR.

Начало на транскрипцията

В клетката, РНК полимеразата е ензим, отговорен за добавяне на нуклеотиди към веригите на РНК. Те образуват молекула от тях от ДНК молекула. Този процес на образуване на РНК след ДНК, както е закален, е известен като транскрипция. Съществуват няколко вида РНК-полимерази.

Най-общо, транскрипцията на рибозомалните РНК се извършва чрез РНК полимераза I, с изключение на 5S рибозомна РНК, чиято транскрипция се осъществява чрез РНК полимераза III. 5S също има особеността, че е транскрибирана от ядрото.

Промоторите на синтеза на РНК се състоят от два елемента, богати на GC последователности и централен регион, тук започва транскрипцията.

При хората транскрипционните фактори, необходими за процеса, се присъединяват към централната област и водят до комплекса за предварително иницииране, който се състои от кутия TATA и фактори, свързани с TBP.

След като всички фактори са заедно, РНК полимераза I, заедно с други транскрипционни фактори, се свързва с централния регион на промотора, за да образува инициационния комплекс.

Удължение и край на транскрипцията

Впоследствие се осъществява втората стъпка на процеса на транскрипция: удължение. Тук се извършва транскрипция и включва присъствието на други каталитични протеини, като топоизомераза.

При еукариотите транскрипционните единици на рибозомните гени имат ДНК последователност в 3 'края с последователност, известна като Sal кутия, която показва края на транскрипцията.

След транскрипцията на рибозомните РНК, наредени в тандем, се наблюдава биогенеза на рибозомите в ядрото. Транскриптите на рибозомните гени узряват и се свързват с протеини, за да образуват рибозомални единици.

Преди прекратяването се образува серия от "рибопротеини". Както и в РНК-ите на пратеника, процесът на снаждане е насочен от малки нуклеоларни рибонуклеопротеини или snRNPs, за неговия акроним на английски език.

на снаждане това е процес, при който се изтриват интроните (некодиращи последователности), които обикновено "прекъсват" екзоните (последователности, които кодират въпросния ген).

Процесът води до 20S посредници, съдържащи 18S и 32S рРНК, които съдържат 5,8S и 28S рРНК.

Посттранскрипционни модификации

След като рибозомалните РНК произхождат, те претърпяват допълнителни модификации. Те включват метилиране (добавяне на метилова група) от около 100 нуклеотида на рибозома в 2'-ОН групата на рибозомата. Освен това, настъпва изомеризацията на повече от 100 уридини до псевдоуридиновата форма.

структура

Подобно на ДНК, РНК се състои от азотна основа, свързана с ковалентна връзка с фосфатен скелет.

Четирите азотни бази, които ги образуват, са аденин, цитозин, урацил и гуанин. Въпреки това, за разлика от ДНК, РНК не е двулентова молекула, а проста лента.

Подобно на трансферната РНК, рибозомната РНК се характеризира с доста сложна вторична структура, със специфични области на свързване, които разпознават носителя РНК и прехвърлят РНК..

функции

Основната функция на рибозомната РНК е да осигури физическа структура, която позволява да се вземе РНК и да се декодира в аминокиселини, за да се образуват протеини..

Протеините са биомолекули с широк спектър от функции - от транспорт на кислород, като хемоглобин, до поддържащи функции.

приложимост

Рибозомната РНК се използва широко, както в областта на молекулярната биология и еволюцията, така и в медицината.

Ако човек желае да познава филогенетичните взаимоотношения повече проблеми между две групи организми - тоест, как организмите са свързани помежду си, по отношение на родството - геновете на рибозомната РНК обикновено се използват като етикети..

Те са много полезни като молекулни маркери благодарение на техните ниски еволюционни скорости (този тип последователности са известни като "запазени последователности").

Всъщност, една от най-известните филогенетични реконструкции в областта на биологията е била проведена от Карл Ууз и сътрудници, използващи 16S рибозомни РНК последователности. Резултатите от това проучване позволяват разделяне на живите организми на три области: археи, бактерии и еукариоти..

От друга страна, рибозомната РНК обикновено е цел на много антибиотици, които се използват в областта на медицината за лечение на широк спектър от заболявания. Логично е да се предположи, че като атакува системата за производство на протеини на една бактерия, тя ще бъде незабавно засегната.

еволюция

Предполага се, че рибозите, както ги познаваме днес, започват своето формиране в много отдалечени времена, близо до формирането на LUCA (с инициалите си в Английски последен универсален общ предшественик или последен универсален общ прародител).

В действителност, една от хипотезите за произхода на живота гласи, че животът произхожда от молекула на РНК - тъй като притежава необходимите автокаталитични способности, за да се счита за една от молекулите на предшественика на живота.

Изследователите предлагат, че прекурсорите на сегашните рибозоми не са толкова селективни с аминокиселините, приемайки и двата изомера l и d. Днес е широко известно, че протеините се образуват изключително от аминокиселини.

В допълнение, рибозомната РНК има способността да катализира реакцията на пептидилтрансферазата.Тази характеристика, служеща като хранилище на нуклеотиди, съчетана с нейните каталитични способности, го прави ключов елемент в еволюцията на първите форми на Земята..

препратки

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Биохимия. 5-то издание. Ню Йорк: З. Ф. Фрийман. Раздел 29.3, Рибозом е рибонуклеопротеинова частица (70S), направена от малка (30S) и голяма (50S) субединица. Достъпни на адрес: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Покана за биология. Ed. Panamericana Medical.
3. Fox, G.E. (2010). Произход и еволюция на рибозомата. Перспективите на Cold Spring Harbor в биологията, 2(9), a003483.
4. Hall, J.E. (2015). Учебникът на Гитън и Хол за медицинска физиология. Elsevier Health Sciences.
5. Левин, Б. (1993). Гени. Том 1. Реверте.
6. Lodish, H. (2005). Клетъчна и молекулярна биология. Ed. Panamericana Medical.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Рибозомна структура и механизъм на транслация. клетка, 108(4), 557-572.
8. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C.L. (2007). Въведение в микробиологията. Ed. Panamericana Medical.
9. Wilson, D.N. & Cate, J.H.D. (2012). Структурата и функцията на еукариотната рибозома. Перспективите на Cold Spring Harbor в биологията, 4(5), a011536.