Ribozomal RNA nasıl sentezlenir, çeşitleri ve yapıları, fonksiyonları



Ribozomal RNAveya hücresel biyolojide ribozomal, ribozomların en önemli yapısal bileşenidir. Bu nedenle, proteinlerin sentezinde vazgeçilmez bir role sahiptirler ve diğer RNA türlerine göre en fazla bulunanlar: haberci ve transfer.

Proteinlerin sentezi, tüm canlı organizmalarda çok önemli bir olaydır. Önceden, ribozomal RNA'nın bu olguya aktif olarak katılmadığına ve sadece yapısal bir rol oynadığına inanılıyordu. Günümüzde, RNA'nın katalitik fonksiyonlara sahip olduğuna ve protein sentezinin gerçek katalizörü olduğuna dair kanıtlar vardır..

Ökaryotlarda, bu tip RNA'ya yol açan genler, çekirdeklerin nükleolus adı verilen bölgesinde düzenlenir. RNA tipleri genellikle sedimantasyondaki davranışlarına bağlı olarak sınıflandırılır, bu yüzden "Svedberg birimleri" nin S harfi ile birlikte gelirler..

indeks

  • 1 Türleri
    • 1.1 Svedberg Birimleri
    • 1.2 Prokaryotlar
    • 1.3 Ökaryotlar
  • 2 Nasıl sentezlenir??
    • 2.1 Genlerin yeri
    • 2.2 Transkripsiyonun başlangıcı
    • 2.3 Transkripsiyonun uzaması ve sonu
    • 2.4 Transkripsiyon sonrası değişiklikler
  • 3 yapı
  • 4 İşlev
  • 5 Uygulanabilirlik
  • 6 Evrim
  • 7 Kaynakça

tip

Ökaryotik ve prokaryotik soylar arasındaki en çarpıcı farklılıklardan biri, ribozomlarını oluşturan ribozomal RNA cinsinden kompozisyondur. Prokaryotlar daha küçük ribozomlara sahipken, ökaryotlardaki ribozomlar daha büyüktür..

Ribozomlar irili ufaklı alt birimlere ayrılmıştır. Küçük olanı, tek bir ribozomal RNA molekülü içerirken, büyük olan ökaryotlar durumunda daha büyük ve daha küçük bir molekül içerir..

Bakterilerdeki en küçük ribozomal RNA 1500 ila 3000 nükleotite sahip olabilir. İnsanlarda, ribozomal RNA daha uzun uzunluklara ulaşır, 1800 ile 5000 nükleotit arasında.

Ribozomlar, protein sentezinin gerçekleştiği fiziksel varlıklardır. Yaklaşık olarak% 60 ribozomal RNA'dan oluşurlar. Gerisi proteinlerdir.

Svedberg birimleri

Tarihsel olarak, ribozomal RNA, "Svedberg üniteleri" nin S harfi ile gösterilen standart koşullar altında santrifüje edilmiş süspansiyon parçacıklarının tortu katsayısı ile tanımlanır..

Bu birimin ilginç özelliklerinden biri, katkı maddesi olmaması, yani 10S artı 10S'nin 20S olmamasıdır. Bu nedenle, ribozomların nihai boyutuyla ilgili bazı karışıklıklar vardır..

prokaryotlar

Bakterilerde, arkanda, mitokondri ve kloroplastlarda, ribozomun küçük birimi 16S ribozomal RNA içerir. Büyük alt birim iki tür ribozomal RNA içerirken: 5S ve 23S.

ökaryotik

Ökaryotlar ise, küçük alt birimde 18S ribozomal RNA bulunur ve büyük alt birim 60S, üç tip ribozomal RNA içerir: 5S, 5.8S ve 28S. Bu soyta, ribozomlar genellikle prokaryotlardan daha büyük, daha karmaşık ve daha fazla miktarda bulunur..

Nasıl sentezlenir?

Genlerin yeri

Ribozomal RNA, ribozomların merkezi bileşenidir, bu yüzden sentezi hücrede vazgeçilmez bir olaydır. Sentez, biyolojik zar tarafından sınırlanmayan çekirdeğin içindeki bir bölge olan nükleollerde gerçekleşir..

Makine, ribozom birimlerinin belirli proteinlerin varlığında monte edilmesinden sorumludur..

Ribozomal RNA genleri, soya bağlı olarak farklı şekillerde düzenlenir. Bir genin bir fenotip kodlayan bir DNA parçası olduğunu hatırlayın.

Bakterilerde, 16S, 23S ve 5S ribozomal RNA'larının genleri bir operonda birlikte düzenlenir ve kopyalanır. Bu "birlikte genlerin" organizasyonu prokaryotların genlerinde çok yaygındır..

Buna karşılık, ökaryotlar, membranla ayrılmış bir çekirdeğe sahip daha karmaşık organizmalar, birlikte düzenlenmiştir. Bizde, insanlar, ribozomal RNA kodlayan genler, 13, 14, 15, 21 ve 22 kromozomlarında bulunan beş "grup" olarak düzenlenmiştir. Bu bölgelere NOR denir..

Transkripsiyonun başlangıcı

Hücrede, RNA polimerazı RNA ipliklerine nükleotitlerin eklenmesinden sorumlu bir enzimdir. Bunların bir molekülünü bir DNA molekülünden oluştururlar. Temperlenmiş bir DNA'nın ardından bir RNA oluşturma işlemi, transkripsiyon olarak bilinir. Birkaç çeşit RNA polimeraz vardır.

Genel olarak, ribozomal RNA'ların transkripsiyonu, transkripsiyonu RNA polimeraz III ile gerçekleştirilen 5S ribozomal RNA hariç, RNA polimeraz I ile gerçekleştirilir. 5S ayrıca nükleol dışına aktarılması özelliğine de sahiptir..

RNA sentezi destekleyicileri, GC dizileri bakımından zengin iki elementten ve merkezi bir bölgeden oluşur, burada transkripsiyona başlar.

İnsanlarda, işlem için gerekli olan transkripsiyon faktörleri merkezi bölgeye katılır ve TATA kutusundan ve TBP ile ilişkili faktörlerden oluşan başlangıç ​​öncesi kompleksin ortaya çıkmasına neden olur..

Tüm faktörler bir araya geldiğinde, RNA polimeraz I, diğer transkripsiyon faktörleriyle birlikte başlangıç ​​kompleksi oluşturmak için promotörün merkezi bölgesine bağlanır.

Transkripsiyonun uzaması ve sonu

Daha sonra, transkripsiyon işleminin ikinci adımı meydana gelir: uzama. Burada transkripsiyonun kendisi oluşur ve topoizomeraz gibi diğer katalitik proteinlerin varlığını içerir.

Ökaryotlarda, ribozomal genlerin transkripsiyonel üniteleri, 3 'ucunda, transkripsiyonun sonunu gösteren Sal kutusu olarak bilinen bir sekans ile bir DNA sekansına sahiptir..

Tandemde sipariş edilen ribozomal RNA'ların transkripsiyonu gerçekleştikten sonra, ribozomların biyojenezi nükleollerde gerçekleşir. Ribozomal genlerin transkriptleri olgunlaşır ve ribozomal üniteler oluşturmak için proteinlerle birleşir..

Fesihten önce, bir dizi "riboprotein" oluşumu meydana gelir. Messenger RNA'larında olduğu gibi işlem ekleme İngilizce kısaltması için küçük nükleolar ribonükleoproteinler veya snRNP'ler tarafından yönlendirilir.

ekleme İntronların (kodlamayan dizilerin) genellikle ekzonları "kesen" (söz konusu gen için kod yapan diziler) silinen bir işlemdir..

İşlem, 5,8S ve 28S rRNA içeren 18S ve 32S rRNA içeren 20S aracılara yol açar.

Transkripsiyon sonrası değişiklikler

Ribozomal RNA'lar ortaya çıktıktan sonra, ilave modifikasyonlara tabi tutulurlar. Bunlar, ribozomun 2'-OH grubunda ribozom başına yaklaşık 100 nükleotitin metillenmesi (bir metil grubunun eklenmesi) içerir. Ek olarak, sahte idrar formuna 100'den fazla idrarın izomerizasyonu gerçekleşir..

yapı

DNA gibi, RNA da bir fosfat omurgasına kovalent bir bağla bağlı bir azotlu bazdan oluşur.

Onları oluşturan dört azotlu baz, adenin, sitozin, urasil ve guanindir. Bununla birlikte, DNA'nın aksine, RNA bir çift-bant molekülü değil, basit bir banttır.

Transfer RNA gibi, ribozomal RNA, mesajcı RNA ve transfer RNA'ları tanıyan spesifik bağlanma bölgeleri ile oldukça karmaşık bir ikincil yapı ile karakterize edilir..

fonksiyonlar

Ribozomal RNA'nın temel işlevi, protein oluşturmak için haberci RNA'nın alınmasına ve onu amino asitlere dönüştürmesine izin veren fiziksel bir yapı sağlamaktır..

Proteinler çok çeşitli fonksiyonlara sahip biyomoleküllerdir - hemoglobin gibi oksijen taşınmasından destek fonksiyonlarına.

uygulanabilirlik

Ribozomal RNA, hem moleküler biyoloji hem de evrim alanında ve tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır..

Eğer filogenetik ilişkiyi bilmek isteyen iki organizma grubu arasında daha fazla problemi yaşamak isterse - yani organizmaların birbirleriyle olan ilişkilerini akrabalık açısından - ribozomal RNA genleri genellikle etiket olarak kullanılır..

Düşük evrim oranları sayesinde moleküler belirteçler olarak çok faydalıdırlar (bu tür diziler "korunmuş diziler" olarak bilinir).

Aslında, biyoloji alanındaki en ünlü filogenetik rekonstrüksiyonlardan biri, 16S ribozomal RNA dizileri kullanan Carl Woese ve ortakları tarafından gerçekleştirildi. Bu çalışmanın sonuçları, canlı organizmaların üç alana bölünmesini sağladı: archaea, bakteri ve ökaryotlar..

Öte yandan, ribozomal RNA genellikle tıp alanında çok çeşitli hastalıkları tedavi etmek için kullanılan birçok antibiyotiğin hedefidir. Bir bakterinin protein üretim sistemine saldırarak, derhal etkileneceğini varsaymak mantıklıdır..

evrim

Ribozomların, bugün bildiğimiz gibi, oluşumlarına çok uzak zamanlarda, LUCA'nın oluşumuna yakın bir şekilde başladığı tahmin edilmektedir (ilk harfleriyle). İngilizce son evrensel ortak ata veya son evrensel ortak ata).

Aslında, yaşamın kökeni ile ilgili hipotezlerden biri yaşamın bir RNA molekülünden kaynaklandığını belirtir - çünkü yaşamın öncül moleküllerinden biri olarak kabul edilmesi gereken otokatalitik kapasitelere sahiptir..

Araştırmacılar, mevcut ribozomların öncüllerinin, hem izomer hem de l'yi kabul eden amino asitlerle seçici olmadıklarını önermektedir. Günümüzde, proteinlerin yalnızca amino asitlerden oluştuğu bilinmektedir..

Ek olarak, ribozomal RNA, peptidil transferaz reaksiyonunu katalize etme kabiliyetine sahiptir, bu özelliği, katalitik özellikleri ile birleştiğinde nükleotidlerin bir deposu olarak işlev görmesi, onu, yeryüzündeki ilk formların gelişiminde kilit bir unsur haline getirir..

referanslar

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biyokimya. 5. baskı. New York: W. Freeman. Bölüm 29.3, Bir Ribozom, bir Küçük (30S) ve Bir Büyük (50S) Alt Birimden Oluşan Bir Ribonükleoprotein Parçacıktır (70S). Erişim: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H. ve Schnek, A. (2006). Biyolojiye Davet. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G.E. (2010). Ribozomun kökeni ve evrimi. Cold Spring Harbor biyolojide perspektifler, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton ve Hall tıbbi fizyoloji e-kitap ders kitabı. Elsevier Sağlık Bilimleri.
  5. Lewin, B. (1993). Genler. Cilt 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Hücresel ve moleküler biyoloji. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribozom yapısı ve çeviri mekanizması. hücre, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R., & Case, C.L. (2007). Mikrobiyolojiye giriş. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D.N. & Cate, J. H. D. (2012). Ökaryotik ribozomun yapısı ve işlevi. Cold Spring Harbor biyolojide perspektifler, 4(5), a011536.