РИБОСОМАЛНА РНА: КАКО СЕ СИНТЕТИШЕ, ВРСТЕ И СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Рибосомал РНК или рибозома, ћелијске биологије, је најважнији структурна компонента рибозома. Из тог разлога, они имају незамјењиву улогу у синтези протеина и најбројнији су у односу на остале главне врсте РНА: гласник и пренос.

Синтеза протеина је кључни догађај у свим живим организмима. Раније се веровало да рибосомална РНА није активно укључена у овај феномен, већ је играла само структуралну улогу. Данас постоје докази да РНА има каталитичке функције и прави је катализатор синтезе протеина.

Извор: Јане Рицхардсон (Дцрјср), са Викимедиа Цоммонс

У еукариотама, гени који настају овом врстом РНК су организовани у региону језгра који се назива нуклеолус. Врсте РНА обично се класификују овисно о њиховом понашању у седиментацији, због чега их прати слово С за "Сведбергове јединице".

Врсте

Једна од најупечатљивијих разлика између еукариотских и прокариотских родова је састав рибосомалне РНА која чини њихове рибосоме. Прокариоти имају мање рибосоме, док су рибосоми у еукариотима већи.

Рибосоми су подељени у велике и мале подјединице. Малена садржи једну рибосомалну РНК молекулу, док велика садржи један већи молекул и два мања, у случају еукариота.

Најмања рибосомална РНА у бактеријама може бити од 1.500 до 3.000 нуклеотида. Код људи рибосомална РНА достиже веће дужине, између 1800 и 5000 нуклеотида.

Рибосоми су физичка ентитета у којима долази до синтезе протеина. Састоји се од отприлике 60% рибосомалне РНА. Остало су протеини.

Сведберг Унитс

Историјски гледано, рибосомална РНА је идентификована коефицијентом седиментације суспендованих честица центрифугираних у стандардним условима, што је означено словом С за „Сведбергове јединице“.

Једно од занимљивих својстава овог уређаја је да није адитив, односно 10С плус 10С није 20С. Из тог разлога постоји конфузија у вези са коначном величином рибосома.

Прокариоти

У бактеријама, архејама, митохондријама и хлоропластима, мала јединица рибосома садржи 16С рибосомалну РНК. Док велика подјединица садржи две врсте рибосомалне РНА: 5С и 23С.

Еукариоти

У еукариота, с друге стране, 18С рибосомална РНА налази се у малој подјединици, а велика подјединица, 60С, садржи три врсте рибосомалне РНК: 5С, 5.8С и 28С. У овој линији, рибосоми су обично већи, сложенији и обилнији него код прокариота.

Како се синтетише?

Локација гена

Рибосомална РНА је централна компонента рибосома, па је његова синтеза незаменљив догађај у ћелији. Синтеза се одвија у нуклеолу, подручју унутар језгра које није ограничено биолошком мембраном.

Машина је одговорна за састављање рибосомских јединица у присуству одређених протеина.

Рибосомални РНА гени организовани су на различите начине у зависности од рода. Запамтите да је ген сегмент ДНК који кодира за фенотип.

У случају бактерија, гени за 16С, 23С и 5С рибосомалне РНА се организују и транскрибирају заједно у оперон. Ова организација "гена заједно" веома је честа у прокариотским генима.

Насупрот томе, еукариоти, сложенији организми са језгром разграниченим мембраном, организовани су у тандему. Код нас људи гени који кодирају рибосомалну РНК су организовани у пет "кластера" смештених на хромозомима 13, 14, 15, 21 и 22. Ови региони се називају НОР.

Почетак транскрипције

У ћелији је РНА полимераза ензим задужен за додавање нуклеотида у РНА ланце. Они формирају молекул ових молекула из ДНК. Овај процес формирања РНА након каљења ДНК познат је као транскрипција. Постоји неколико врста полимераза РНА.

Генерално, рибосомална транскрипција РНА врши РНА полимераза И, са изузетком 5С рибосомалне РНА, чија је транскрипција извршена РНА полимеразом ИИИ. 5С такође има карактеристику да је преписан изван нуклеола.

Промотери синтезе РНА састоје се од два елемента богата ГЦ секвенцама и централним регионом, овде почиње транскрипција.

Код људи, транскрипциони фактори потребни за процес везују се за централни регион и стварају комплекс преиницијације, који се састоји од ТАТА оквира и фактора повезаних са ТБП.

Једном када су сви фактори заједно, РНА полимераза И, заједно са осталим факторима транскрипције, се веже за централни део промотора и формира комплекс иницијације.

Елонгација и крај транскрипције

Након тога долази до другог корака процеса транскрипције: продужење. Овде се догађа сама транскрипција и укључује присуство других каталитичких протеина, попут топоизомеразе.

Код еукариота транскрипционе јединице рибосомалних гена имају ДНК секвенцу на 3 'крају са секвенцом познатом као Сал бок, што означава крај транскрипције.

После транскрипције тандемно уређених рибосомалних РНК, у нуклеолусу се догађа биогенеза рибосома. Рибосомални транскрипти гена сазревају и удружују се са протеинима да би формирали рибосомске јединице.

Пре прекида долази до стварања низа „рибопротеина“. Као и у месначким РНА, процес спајања покреће мали нуклеоларни рибонуклеопротеини или снРНП, због његове кратице на енглеском.

Спајање је процес где се елиминирају интрони (некодирајуће секвенце) које обично "прекидају" егзоне (секвенце које кодирају ген за који је у питању).

Процес доводи до интермедијара 20С који садржи 18С рРНА и 32С, који садржи 5.8С и 28С рРНА.

Пост-транскрипцијске модификације

Након настанка рибосомалних РНА, они пролазе додатне модификације. Оне укључују метилације (додавање метилне групе) од око 100 нуклеотида по рибосому у 2'-ОХ групи рибосома. Поред тога, долази до изомеризације више од 100 уридина у псеудо-уридински облик.

Структура

Попут ДНК, РНА је састављена од азотне базе која је ковалентно везана за фосфатну окосницу.

Четири азотна база која их формирају су аденин, цитозин, урацил и гванин. Међутим, за разлику од ДНК, РНА није молекул са два опсега, већ једноструки опсег.

Као и РНА за пренос, рибосомална РНА је карактеристична по прилично сложеној секундарној структури, са специфичним везним регионима која препознају мессенгер РНА и трансфер РНА.

Карактеристике

Главна функција рибосомалне РНА је да обезбеди физичку структуру која омогућава да се РНК мессенгер узима и декодира у аминокиселине, да се формирају протеини.

Протеини су биомолекуле са широким спектром функција - од превоза кисеоника, као што је хемоглобин, до пратећих функција.

Примена

Рибосомална РНА се интензивно користи, како у области молекуларне биологије и еволуције, тако и у медицини.

Ако желите да знате филогенетске везе и више проблема између две групе организама - односно како су организми повезани међусобно, с обзиром на сродство - рибосомални РНА гени често се користе као означавање.

Они су врло корисни као молекуларни маркери захваљујући ниским еволуцијским стопама (ове врсте секвенци су познате и као "сачувани низови").

У ствари, једну од најпознатијих филогенетских реконструкција из области биологије извршили су Царл Воесе и сарадници користећи 16С рибосомалне РНА секвенце. Резултати ове студије омогућили су поделу живих организама у три домена: археје, бактерије и еукариоте.

С друге стране, рибосомална РНА често је мета многих антибиотика који се користе у медицини за лечење широког спектра болести. Логично је претпоставити да ће нападом на систем за производњу протеина бактерија одмах утицати.

Еволуција

Нагађа се да су рибосоми, какви их данас познајемо, започели своје формирање у врло далеким временима, близу формирања ЛУЦА (последњег универзалног заједничког претка или последњег универзалног заједничког претка).

У ствари, једна од хипотеза о пореклу живота каже да живот потиче из молекуле РНК - будући да има неопходне аутокаталитичке способности да би се могао сматрати једним од молекула претходника живота.

Истраживачи предлажу да тренутни прекурсори рибосома нису били тако селективни са аминокиселинама, прихватајући и л и д изомере. Данас је опште познато да се протеини формирају искључиво из амино облика л.

Поред тога, рибосомална РНА поседује способност да катализује реакцију пептидил трансферазе.Ова карактеристика да служи као нуклеотидно складиште, у комбинацији са каталитичким способностима, чини га кључним елементом у еволуцији првих форми на земљи.

Референце

1. Берг ЈМ, Тимоцзко ЈЛ, Стриер Л. (2002). Биохемија. 5. издање Нев Иорк: ВХ Фрееман. Одељак 29.3, Рибосом је честица рибонуклеопротеина (70С) начињена од мале (30С) и велике (50С) подјединице. Доступно на: нцби.нлм.них.гов
2. Цуртис, Х., Сцхнек, А. (2006). Позив на биологију. Панамерицан Медицал Ед.
3. Фок, ГЕ (2010). Порекло и еволуција рибосома. Перспективе Цолд Спринг Харбор из биологије, 2 (9), а003483.
4. Халл, ЈЕ (2015). Гуитон и Халл уџбеник е-књиге медицинске физиологије. Елсевиер Хеалтх Сциенцес.
5. Левин, Б. (1993). Гени Том 1. Реверте.
6. Лодисх, Х. (2005). Ћелијска и молекуларна биологија. Панамерицан Медицал Ед.
7. Рамакрисхнан, В. (2002). Рибосомска структура и механизам превођења. Целл, 108 (4), 557-572.
8. Тортора, ГЈ, Функе, БР, & Цасе, ЦЛ (2007). Увод у микробиологију. Панамерицан Медицал Ед.
9. Вилсон, ДН, и Цате, ЈХД (2012). Структура и функција еукариотског рибосома. Перспективе Цолд Спринг Харбор из биологије, 4 (5), а011536.