Рибосомна РНК, як вона синтезується, типи і структура, функції

The Рибосомна РНКабо рибосом, в клітинній біології, є найважливішим структурним компонентом рибосом. Тому вони мають незамінну роль у синтезі білків і є найбільш поширеним по відношенню до інших основних типів РНК: месенджер і трансфер.

Синтез білків є важливою подією у всіх живих організмах. Раніше вважалося, що рибосомна РНК не бере активної участі в цьому явищі, і що вона лише грає структурну роль. В даний час є докази того, що РНК має каталітичні функції і є справжнім каталізатором синтезу білка.

У еукаріотів гени, що дають початок цьому типу РНК, організовані в області ядра, що називається ядром. Типи РНК зазвичай класифікують залежно від їх поведінки в седиментації, тому вони супроводжуються буквою S "Svedberg units"..

Індекс

• 1 Типи
  • 1.1 Сведбергські одиниці
  • 1.2 Прокаріотів
  • 1.3 Еукаріоти
• 2 Як він синтезується?
  • 2.1 Розташування генів
  • 2.2 Початок транскрипції
  • 2.3 Подовження і кінець транскрипції
  • 2.4 Післятранскрипційні модифікації
• 3 Структура
• 4 Функції
• 5 Застосовність
• 6 Еволюція
• 7 Посилання

Типи

Однією з найяскравіших відмінностей між еукаріотичними і прокаріотними лініями є композиція з точки зору рибосомної РНК, що становить їх рибосоми. Прокаріоти мають менші рибосоми, тоді як рибосоми у еукаріотів більші.

Рибосоми діляться на великі і малі субодиниці. Маленький містить одну молекулу рибосомної РНК, у той час як більша містить більшу молекулу і дві менше - у випадку еукаріот.

Найменша рибосомная РНК у бактерій може мати від 1500 до 3000 нуклеотидів. У людини рибосомальная РНК досягає більшої довжини, між 1800 і 5000 нуклеотидами.

Рибосоми є фізичними особами, де відбувається синтез білка. Вони складаються приблизно з 60% рибосомної РНК. Решта - білки.

Підрозділи Сведберга

Історично, рибосомная РНК ідентифікується за коефіцієнтом седиментації суспендованих частинок, центрифугованих у стандартних умовах, що позначається літерою S "Svedberg units"..

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

Прокаріотів

У бактерій, архей, мітохондрій і хлоропластах невелика одиниця рибосоми містить 16S рибосомальної РНК. У той час як велика субодиниця містить два види рибосомної РНК: 5S і 23S.

Еукаріот

Еукаріот, з іншого боку, 18S рибосомальной РНК зустрічається в невеликій субодиниці і велика субодиниця, 60S, містить три типи рибосомних РНК: 5S, 5.8S і 28S. У цій лінії рибосоми зазвичай більші, складніші і більш багаті, ніж у прокаріотів.

Як це синтезується?

Розташування генів

Рибосомна РНК є центральним компонентом рибосом, тому її синтез є незамінною подією в клітці. Синтез відбувається в ядрішці, області, що знаходиться всередині ядра, яке не обмежене біологічною мембраною.

Машина відповідає за збирання одиниць рибосом у присутності певних білків.

Гени рибосомних РНК організовані по-різному залежно від роду. Нагадаємо, що ген є сегментом ДНК, який кодує фенотип.

У випадку бактерій, гени рибосомальних РНК 16S, 23S і 5S організовані і транскрибовані разом в опероні. Ця організація "генів разом" дуже часто зустрічається в генах прокаріотів.

Навпаки, еукаріоти, більш складні організми з мембрано-відокремленим ядром, організовані в тандемі. У нас, у людей, гени, які кодують рибосомну РНК, організовані в п'ять "груп", розташованих на хромосомах 13, 14, 15, 21 і 22. Ці області називаються NOR..

Початок транскрипції

РНК-полімераза в клітці є ферментом, відповідальним за додавання нуклеотидів до ниток РНК. Вони утворюють молекулу з молекули ДНК. Цей процес формування РНК, що слідує за ДНК, як загартована, відомий як транскрипція. Існує кілька типів РНК-полімераз.

Як правило, транскрипція рибосомних РНК здійснюється за допомогою РНК-полімерази I, за винятком 5S рибосомальної РНК, транскрипція якої здійснюється РНК-полімеразою III. 5S також має особливість, що вона транскрибується з ядерця.

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

У людини фактори транскрипції, необхідні для процесу, приєднуються до центральної області і дають початок комплексу попередньої ініціації, який складається з коробки TATA і факторів, пов'язаних з TBP.

Як тільки всі фактори разом, РНК-полімераза I, разом з іншими транскрипционними факторами, зв'язується з центральною областю промотору для утворення комплексу ініціації.

Подовження і кінець 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 послідовність ДНК на 3'-кінці з послідовністю, відомою як коробка Sal, яка вказує на кінець транскрипції.

Після транскрипції рибосомних РНК, упорядкованих в тандемі, у ядрішці відбувається біогенез рибосом. Транскрипти рибосомальних генів дозрівають і зв'язуються з білками для формування рибосомних одиниць.

Перед припиненням відбувається утворення ряду "рибопротеинов". Як і в месенджерних РНК, процес сплайсингу спрямовується малими нуклеарними рибонуклеопротеинами або snRNPs, для його абревіатури англійською мовою.

The сплайсингу це процес, в якому видаляються інтрони (некодуючі послідовності), які зазвичай "переривають" екзони (послідовності, які роблять код для даного гена).

Процес призводить до 20S посередників, що містять 18S і 32S рРНК, які містять 5,8S і 28S рРНК.

Посттранскрипційні модифікації

Після виникнення рибосомних РНК вони зазнають додаткових модифікацій. Вони включають метилювання (додавання метильної групи) близько 100 нуклеотидів на рибосому в 2'-OH групі рибосом. Крім того, відбувається ізомеризація більш ніж 100 уридинів до псевдоуридинової форми.

Структура

Як і ДНК, РНК складається з азотистої основи, пов'язаної ковалентним зв'язком з фосфатним остовом.

Чотири азотисті основи, що утворюють їх, - це аденін, цитозин, урацил і гуанін. Однак, на відміну від ДНК, РНК не є дводіапазонною молекулою, а простою смугою.

Як і РНК перенесення, рибосомная РНК характеризується досить складною вторинною структурою, з специфічними ділянками зв'язування, які розпізнають РНК і передають РНК..

Функції

Основна функція рибосомної РНК полягає в тому, щоб забезпечити фізичну структуру, що дозволяє приймати РНК і дешифрувати її в амінокислоти, утворюючи білки..

Білки - це біомолекули з широким спектром функцій - від транспорту кисню, такого як гемоглобін, до підтримуючих функцій.

Застосовність

Рибосомная РНК широко використовується, як в області молекулярної біології, так і в еволюції, і в медицині.

Якщо бажано знати філогенетичні відносини більше проблем між двома групами організмів - тобто, як організми ставляться один до одного, з точки зору спорідненості - рибосомальние гени РНК зазвичай використовуються як мітки..

Вони є дуже корисними як молекулярні маркери завдяки їх низьким еволюційним показникам (цей тип послідовностей відомий як "консервативні послідовності").

Фактично, одна з найвідоміших філогенетичних реконструкцій в області біології була проведена Карлом Вузе і співавторами з використанням послідовностей рибосомальних РНК 16S. Результати цього дослідження дозволили розділити живі організми на три області: археї, бактерії та еукаріот..

З іншого боку, рибосомна РНК зазвичай є мішенню багатьох антибіотиків, які використовуються в медицині для лікування широкого кола захворювань. Логічно припустити, що, атакуючи систему виробництва білка бактерії, вона буде негайно уражена.

Еволюція

Припускають, що рибосоми, як ми їх знаємо сьогодні, почали своє утворення в дуже віддалені часи, близькі до формування LUCA (його ініціалами в Англійська останній загальний спільний предок або останнього загального загального предка).

Насправді, одна з гіпотез про походження життя свідчить, що життя виникла з молекули РНК - оскільки вона має необхідні автокаталітичні здібності, які можна вважати однією з молекул попередника життя..

Дослідники припускають, що попередники поточних рибосом не були такими селективними з амінокислотами, що приймали як ізомери l і d. Сьогодні широко відомо, що білки формуються виключно амінокислотами.

Крім того, рибосомна РНК здатна каталізувати реакцію пептидилтрансферази, що служить сховищем нуклеотидів у поєднанні з її каталітичними можливостями, робить її ключовим елементом еволюції перших форм на Землі..

Список літератури

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Біохімія 5-е видання. Нью-Йорк: W H Фрімен. Розділ 29.3, Рибосома - це рибонуклеопротеиновая частинка (70S), виготовлена ​​з малої (30S) і великої (50S) субодиниці. Доступно за адресою: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Запрошення до біології. Ed. Panamericana Medical.
3. Fox, G.E. (2010). Походження і еволюція рибосоми. Перспективи Cold Spring Harbor в біології, 2(9), a003483.
4. Hall, J. E. (2015). Підручник Гейтона і Холла медичної фізіології електронної книги. Elsevier Health Sciences.
5. Левін, Б. (1993). Гени Том 1. Реверте.
6. Lodish, H. (2005). Клітинна і молекулярна біологія. Ed. Panamericana Medical.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Структура рибосоми і механізм трансляції. Cell, 108(4), 557-572.
8. Tortora, G.J., Funke, B.R., & Case, C.L. (2007). Введення в мікробіологію. Ed. Panamericana Medical.
9. Wilson, D.N. & Cate, J.H.D. (2012). Структура і функція еукаріотичної рибосоми. Перспективи Cold Spring Harbor в біології, 4(5), a011536.