РИБОСОМАЛЬНА РНК: ЯК ВОНА СИНТЕЗУЄТЬСЯ, ВИДИ ТА СТРУКТУРА, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ

Хвороби або рибосомальних, клітинна біологія, є найбільш важливим структурним компонентом рибосом. З цієї причини вони відіграють неодмінну роль у синтезі білків і є найбільш розповсюдженими щодо інших основних типів РНК: месенджера та передачі.

Синтез білка є важливою подією у всіх живих організмах. Раніше вважалося, що рибосомна РНК не брала активного участі в цьому явищі, і грала лише структурну роль. Сьогодні є дані, що РНК має каталітичні функції і є справжнім каталізатором синтезу білка.

Джерело: Джейн Річардсон (Dcrjsr) з Вікімедіа

У еукаріотів гени, що породжують цей тип РНК, організовані в області ядра, що називається нуклеолом. Типи РНК, як правило, класифікуються залежно від їх поведінки в осаді, тому вони супроводжуються буквою S для "шведберзьких одиниць".

Типи

Однією з найбільш яскравих відмінностей між еукаріотичними та прокаріотичними лініями є склад рибосомної РНК, що становить їх рибосоми. Прокаріоти мають менші рибосоми, тоді як рибосоми у еукаріотів більші.

Рибосоми поділяються на великі та малі субодиниці. Малий містить одну рибосомальну молекулу РНК, тоді як велика містить одну більшу молекулу та дві менші, що стосується еукаріотів.

Найменша рибосомальна РНК у бактерій може становити від 1500 до 3000 нуклеотидів. У людини рибосомна РНК досягає більшої довжини, між 1800 і 5000 нуклеотидами.

Рибосоми - це фізичні утворення, де відбувається синтез білка. Вони складаються приблизно з 60% рибосомної РНК. Решта - це білки.

Одиниці Шведберга

Історично рибосомальна РНК ідентифікується за коефіцієнтом осадження зважених частинок, центрифугуваних у стандартних умовах, що позначається літерою S для "шведберзьких одиниць".

Однією з цікавих властивостей цього пристрою є те, що він не є добавкою, тобто 10S плюс 10S не є 20S. З цієї причини існує певна плутанина, пов'язана з кінцевим розміром рибосом.

Прокаріоти

У бактеріях, археях, мітохондріях та хлоропластах невелика одиниця рибосоми містить 16S рибосомну РНК. У той час як велика субодиниця містить два види рибосомальної РНК: 5S і 23S.

Еукаріоти

У еукаріотів, з іншого боку, 18S рибосомальна РНК знаходиться в малій субодиниці, а велика субодиниця - 60S, містить три типи рибосомної РНК: 5S, 5.8S та 28S. У цій лінії рибосоми мають тенденцію бути більшими, складнішими та ряснішими, ніж у прокаріотів.

Як він синтезується?

Розташування генів

Рибосомальна РНК є центральним компонентом рибосом, тому його синтез є незамінною подією в клітині. Синтез відбувається в ядерці, області всередині ядра, яка не обмежена біологічною мембраною.

Техніка відповідає за збірку одиниць рибосоми за наявності певних білків.

Гени рибосомної РНК організовані різними способами залежно від лінії. Пам'ятайте, що ген - це сегмент ДНК, який кодує фенотип.

Що стосується бактерій, то гени рибосомних РНК 16S, 23S і 5S організовуються та транскрибуються разом в оперон. Ця організація «разом генів» дуже часто зустрічається в генах прокаріотів.

Навпаки, еукаріоти, більш складні організми з обмеженим мембраною ядром, організовані в тандемі. У нас, людей, гени, що кодують рибосомальну РНК, організовані у п’ять «кластерів», розташованих на хромосомах 13, 14, 15, 21 та 22. Ці регіони називають НОР.

Початок транскрипції

У клітині РНК-полімераза є ферментом, відповідальним за додавання нуклеотидів до ниток РНК. Вони утворюють молекулу цих речовин із молекули ДНК. Цей процес утворення РНК після загартування ДНК відомий як транскрипція. Існує кілька типів РНК-полімераз.

Як правило, транскрипція рибосомальної РНК здійснюється РНК-полімеразою I, за винятком рибосомної РНК 5S, транскрипція якої здійснюється РНК-полімеразою III. 5S також має особливість того, що він транскрибується поза ядерця.

Промотори синтезу РНК складаються з двох елементів, багатих послідовностями GC та центральної області, тут починається транскрипція.

У людини фактори транскрипції, необхідні для процесу, зв'язуються з центральною областю і породжують комплекс попереднього ініціації, який складається з TATA box та TBP-асоційованих факторів.

Після того як всі фактори є разом, РНК-полімераза I разом з іншими факторами транскрипції зв'язується з центральною областю промотору, утворюючи комплекс ініціації.

Подовження та закінчення транскрипції

Згодом відбувається другий етап процесу транскрипції: подовження. Тут сама транскрипція відбувається і передбачає присутність інших каталітичних білків, таких як топоізомераза.

У еукаріотів транскрипційні одиниці рибосомних генів мають на 3 'кінці послідовність ДНК із послідовністю, відомою як Сальбокс, що вказує на кінець транскрипції.

Після транскрипції рибосомальних РНК, розташованих у тандемі, в ядерці відбувається біогенез рибосом. Рибосомальні транскрипти гена дозрівають і асоціюються з білками, утворюючи рибосомальні одиниці.

Перед припиненням відбувається утворення ряду "рибопротеїнів". Як і в РНК месенджерів, процес сплайсінгу визначається невеликими нуклеолярними рибонуклеопротеїнами, або snRNP, для його абревіатури англійською мовою.

Сплайсинг - це процес, коли інтрони (некодуючі послідовності), які, як правило, "переривають" екзони (послідовності, які кодують ген, про який йдеться) усуваються.

Процес призводить до отримання проміжних продуктів 20S, що містять 18S рРНК і 32S, містять 5,8S і 28S рРНК.

Пост-транскрипційні модифікації

Після виникнення рибосомних РНК вони зазнають подальших модифікацій. Вони включають метилювання (додавання метильної групи) приблизно 100 нуклеотидів на рибосому в 2'-ОН-групі рибосоми. Крім того, відбувається ізомеризація понад 100 уридинів до псевдоуридинової форми.

Будова

Як і ДНК, РНК складається з азотистої основи, ковалентно пов'язаної з фосфатною основою.

Чотири азотисті основи, що їх утворюють, - це аденін, цитозин, урацил та гуанін. Однак, на відміну від ДНК, РНК - це не двосмугова молекула, а єдина смуга.

Як і передача РНК, рибосомальна РНК характеризується досить складною вторинною структурою, із специфічними ділянками зв'язування, які розпізнають месенджерну РНК та переносять РНК.

Особливості

Основна функція рибосомальної РНК полягає в забезпеченні фізичної структури, яка дозволяє приймати РНК-месенджер і розшифровуватися в амінокислоти, утворювати білки.

Білки - це біомолекули з широким спектром функцій - від транспортування кисню, наприклад гемоглобіну, до підтримуючих функцій.

Застосовуваність

Рибосомальна РНК широко використовується, як у галузі молекулярної біології та еволюції, так і в медицині.

Якщо ви хочете знати філогенетичні зв’язки, більше проблем між двома групами організмів - тобто, як організми пов'язані один з одним, з точки зору споріднення - гени рибосомної РНК часто використовуються як мітки.

Вони дуже корисні як молекулярні маркери завдяки їх низьким коефіцієнтам еволюції (такі типи послідовностей відомі як «збережені послідовності»).

Фактично, одна з найвідоміших філогенетичних реконструкцій у галузі біології була виконана Карлом Уїзом та колабораціоністами з використанням рибосомних послідовностей 16S РНК. Результати цього дослідження дозволили поділити живі організми на три сфери: археї, бактерії та еукаріоти.

З іншого боку, рибосомна РНК часто є мішенню багатьох антибіотиків, які використовуються в медицині для лікування широкого кола захворювань. Логічно припустити, що, атакуючи систему вироблення білка бактерії, це буде негативно позначатися.

Еволюція

Припускається, що рибосоми, як ми їх знаємо сьогодні, розпочали своє утворення в дуже віддалені часи, близькі до утворення LUCA (останнього загального загального предка).

Насправді одна з гіпотез щодо походження життя стверджує, що життя виникла з молекули РНК - оскільки вона має необхідні автокаталітичні можливості, щоб вважатись однією з молекул-попередників життя.

Дослідники пропонують, що поточні попередники рибосоми не були настільки вибіркові з амінокислотами, приймаючи як l, так і ізомери. Сьогодні широко відомо, що білки утворюються виключно з аміноки l-форми.

Крім того, рибосомальна РНК має здатність каталізувати реакцію пептидил-трансферази, яка характеризується тим, що вона виступає як сховище нуклеотидів, а також її каталітичні можливості роблять її ключовим елементом еволюції перших форм на землі.

Список літератури

Берг Дж. М., Тимочко Дж. Л., Стриєр Л. (2002). Біохімія. 5-е видання. Нью-Йорк: WH Freeman. Розділ 29.3, Рибосома - це рибонуклеопротеїнова частинка (70S), виготовлена з малої (30S) та великої (50S) субодиниці. Доступно за адресою: ncbi.nlm.nih.gov
Кертіс, Х., Шнек, А. (2006). Запрошення на біологію. Panamerican Medical Ed.
Фокс, GE (2010). Походження та еволюція рибосоми. Перспективи холодного весняного порту в біології, 2 (9), a003483.
Холл, JE (2015). Гайтон та Холл підручник з електронної книги з медичної фізіології. Науки про здоров’я Ельзев'є.
Левін, Б. (1993). Гени Том 1. Переверніть.
Лодиш, Х. (2005). Клітинна та молекулярна біологія. Panamerican Medical Ed.
Рамакришнан, В. (2002). Будова рибосоми та механізм перекладу. Клітка, 108 (4), 557-572.
Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Вступ до мікробіології. Panamerican Medical Ed.
Wilson, DN, & Cate, JHD (2012). Будова та функції еукаріотичної рибосоми. Перспективи холодного весняного порту в біології, 4 (5), a011536.

РИБОСОМАЛЬНА РНК: ЯК ВОНА СИНТЕЗУЄТЬСЯ, ВИДИ ТА СТРУКТУРА, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025