RIBOZOMAL RNA: NASIL SENTEZLENIR, TÜRLERI VE YAPISI, IŞLEVLERI - BIYOLOJI - 2024

Ribozomal RNA veya ribozomal, hücre biyolojisi, ribozom en önemli yapısal bir bileşenidir. Bu nedenle, proteinlerin sentezinde vazgeçilmez bir role sahiptirler ve diğer ana RNA türleri olan haberci ve transfer ile ilişkili olarak en bol olanlardır.

Protein sentezi, tüm canlı organizmalarda çok önemli bir olaydır. Önceden, ribozomal RNA'nın bu fenomene aktif olarak dahil olmadığına ve sadece yapısal bir rol oynadığına inanılıyordu. Bugün RNA'nın katalitik işlevlere sahip olduğuna ve protein sentezinin gerçek katalizörü olduğuna dair kanıtlar var.

Kaynak: Jane Richardson (Dcrjsr), Wikimedia Commons'tan

Ökaryotlarda, bu tip RNA'ya yol açan genler, çekirdeğin nükleol adı verilen bir bölgesinde düzenlenir. RNA türleri genellikle sedimantasyondaki davranışlarına bağlı olarak sınıflandırılır, bu nedenle bunlara "Svedberg birimleri" için S harfi eşlik eder.

Türleri

Ökaryotik ve prokaryotik soylar arasındaki en çarpıcı farklılıklardan biri, ribozomlarını oluşturan ribozomal RNA'nın bileşimidir. Prokaryotların ribozomları daha küçükken ökaryotlardaki ribozomlar daha büyüktür.

Ribozomlar büyük ve küçük alt birimlere ayrılır. Küçük, tek bir ribozomal RNA molekülü içerirken, ökaryotlarda büyük olan bir büyük molekül ve iki küçük molekül içerir.

Bakterilerdeki en küçük ribozomal RNA, 1.500 ila 3.000 nükleotid olabilir. İnsanlarda ribozomal RNA, 1800 ile 5000 nükleotid arasında daha büyük uzunluklara ulaşır.

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

Svedberg Üniteleri

Tarihsel olarak, ribozomal RNA, "Svedberg birimleri" için S harfi ile gösterilen standart koşullar altında santrifüjlenmiş asılı parçacıkların sedimantasyon katsayısı ile tanımlanır.

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

Prokaryotlar

Bakteriler, arkeler, mitokondri ve kloroplastlarda, ribozomun küçük birimi 16S ribozomal RNA'yı içerir. Büyük alt birim iki tür ribozomal RNA içerirken: 5S ve 23S.

Ökaryotlar

Ökaryotlarda ise 18S ribozomal RNA küçük alt birimde bulunur ve büyük alt birim 60S, üç tip ribozomal RNA içerir: 5S, 5.8S ve 28S. Bu soyda ribozomlar prokaryotlardakinden daha büyük, daha karmaşık ve daha bol olma eğilimindedir.

Nasıl sentezlenir?

Genlerin yeri

Ribozomal RNA, ribozomların merkezi bileşenidir, bu nedenle sentezi hücrede vazgeçilmez bir olaydır. Sentez, çekirdek içinde biyolojik bir zarla sınırlandırılmayan bir bölge olan nükleolusta gerçekleşir.

Makine, belirli proteinlerin varlığında ribozom birimlerini birleştirmekten sorumludur.

Ribozomal RNA genleri, kökene bağlı olarak farklı şekillerde düzenlenir. Bir genin, bir fenotipi kodlayan bir DNA parçası olduğunu unutmayın.

Bakteriler söz konusu olduğunda, ribozomal RNA'lar 16S, 23S ve 5S için genler, bir operonda birlikte düzenlenir ve kopyalanır. Bu "gen bir arada" organizasyonu prokaryotik genlerde çok yaygındır.

Bunun aksine, ökaryotlar, yani zarla sınırlanmış çekirdeğe sahip daha karmaşık organizmalar, ardışık olarak organize edilir. Biz insanlarda, ribozomal RNA'yı kodlayan genler, 13, 14, 15, 21 ve 22 numaralı kromozomlarda bulunan beş "küme" halinde organize edilir. Bu bölgelere NOR denir.

Transkripsiyon başlangıcı

Hücrede, RNA polimeraz, RNA ipliklerine nükleotidler eklemekten sorumlu bir enzimdir. Bir DNA molekülünden bunlardan bir molekül oluştururlar. Bir DNA tavlamasını takiben bir RNA oluşturma işlemi, transkripsiyon olarak bilinir. Birkaç tip RNA polimeraz vardır.

Genel olarak ribozomal RNA transkripsiyonu, transkripsiyonu RNA polimeraz III tarafından gerçekleştirilen 5S ribozomal RNA haricinde, RNA polimeraz I tarafından gerçekleştirilir. 5S ayrıca nükleolusun dışında kopyalanması özelliğine de sahiptir.

RNA sentezinin promoterleri, GC sekansları açısından zengin iki element ve bir merkezi bölgeden oluşur, burada transkripsiyon başlar.

İnsanlarda, süreç için gerekli olan transkripsiyonel faktörler merkezi bölgeye bağlanır ve TATA kutusu ve TBP ile ilişkili faktörlerden oluşan ön başlatma kompleksine yol açar.

Tüm faktörler bir araya geldiğinde, RNA polimeraz I, diğer transkripsiyon faktörleri ile birlikte, başlatma kompleksini oluşturmak için promoterin merkezi bölgesine bağlanır.

Uzama ve transkripsiyon sonu

Daha sonra, transkripsiyon işleminin ikinci aşaması gerçekleşir: uzama. Burada transkripsiyonun kendisi gerçekleşir ve topoizomeraz gibi diğer katalitik proteinlerin varlığını içerir.

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

Art arda düzenlenmiş ribozomal RNA'ların transkripsiyonu gerçekleştikten sonra, nükleolusta ribozomların biyogenezi gerçekleşir. Ribozomal gen transkriptleri olgunlaşır ve ribozomal birimler oluşturmak için proteinlerle birleşir.

Sonlandırmadan önce, bir dizi "riboprotein" oluşumu meydana gelir. Haberci RNA'larda olduğu gibi, ekleme işlemi, İngilizce kısaltması için küçük nükleolar ribonükleoproteinler veya snRNP'ler tarafından yürütülür.

Ekleme, genellikle "araya giren" eksonların (söz konusu geni kodlayan diziler) intronların (kodlamayan diziler) ortadan kaldırıldığı bir işlemdir.

Süreç, 5.8S ve 28S rRNA içeren 18S rRNA ve 32S içeren 20S'nin ara maddelerine yol açar.

Transkripsiyon sonrası değişiklikler

Ribozomal RNA'lar ortaya çıktıktan sonra daha fazla değişikliğe uğrarlar. Bunlar, ribozomun 2'-OH grubunda ribozom başına yaklaşık 100 nükleotidlik metilasyon (bir metil grubunun eklenmesi) içerir. Ek olarak, 100'den fazla üridinin yalancı üridin formuna izomerizasyonu meydana gelir.

yapı

DNA gibi, RNA da bir fosfat omurgasına kovalent olarak bağlanmış azotlu bir bazdan oluşur.

Onları oluşturan dört azotlu baz adenin, sitozin, urasil ve guanindir. Bununla birlikte, DNA'dan farklı olarak, RNA çift bantlı bir molekül değil, tek banttır.

Transfer RNA gibi ribozomal RNA, haberci RNA ve transfer RNA'larını tanıyan spesifik bağlanma bölgeleri ile oldukça karmaşık bir ikincil yapıya sahip olmasıyla karakterize edilir.

Özellikleri

Ribozomal RNA'nın temel işlevi, haberci RNA'nın proteinler oluşturmak için amino asitlere alınmasına ve kodunun çözülmesine izin veren fiziksel bir yapı sağlamaktır.

Proteinler, hemoglobin gibi oksijenin taşınmasından destek işlevlerine kadar çok çeşitli işlevlere sahip biyomoleküllerdir.

uygulanabilirlik

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

İki organizma grubu arasındaki filogenetik ilişkiler hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız - yani organizmaların akrabalık açısından birbirleriyle nasıl ilişkili olduklarını - ribozomal RNA genleri genellikle etiketleme olarak kullanılır.

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

Gerçekte, biyoloji alanındaki en ünlü filogenetik rekonstrüksiyonlardan biri, 16S ribozomal RNA dizileri kullanılarak Carl Woese ve arkadaşları tarafından gerçekleştirildi. Bu çalışmanın sonuçları, canlı organizmaların üç alana bölünmesine izin verdi: arkeler, bakteriler ve ökaryotlar.

Öte yandan, ribozomal RNA, tıpta çok çeşitli hastalıkları iyileştirmek için kullanılan birçok antibiyotiğin hedefidir. Bir bakterinin protein üretim sistemine saldırarak hemen etkileneceğini varsaymak mantıklıdır.

Evrim

Bugün onları bildiğimiz gibi ribozomların, LUCA'nın (son evrensel ortak ata veya son evrensel ortak ata) oluşumuna yakın, çok uzak zamanlarda oluşumlarına başladığı tahmin edilmektedir.

Aslında, yaşamın kökeni ile ilgili hipotezlerden biri, yaşamın bir RNA molekülünden kaynaklandığını belirtir - çünkü yaşamın öncü moleküllerinden biri olarak kabul edilmesi için gerekli otokatalitik yeteneklere sahiptir.

Araştırmacılar, mevcut ribozom öncüllerinin amino asitler için seçici olmadığını ve hem l hem de d izomerlerini kabul ettiğini öne sürüyorlar. Günümüzde proteinlerin yalnızca l-form aminodan oluştuğu yaygın olarak bilinmektedir.

Ek olarak ribozomal RNA, peptidil transferaz reaksiyonunu katalize etme kabiliyetine sahiptir.Bir nükleotid deposu olarak hizmet etmenin bu özelliği, katalitik yetenekleriyle birleştiğinde, onu yeryüzündeki ilk formların evriminde anahtar bir unsur haline getirir.

Referanslar

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biyokimya. 5. baskı. New York: WH Freeman. Bölüm 29.3, Bir Ribozom, Küçük (30S) ve Büyük (50S) Alt Birimden Oluşan bir Ribonükleoprotein Parçacıktır (70S). Şu adresten ulaşılabilir: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H. ve Schnek, A. (2006). Biyolojiye Davet. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Ribozomun kökeni ve evrimi. Biyolojide Cold Spring Harbor perspektifleri, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guyton ve Hall tıbbi fizyoloji ders kitabı e-Kitabı. Elsevier Sağlık Bilimleri.
5. Lewin, B. (1993). Genler Cilt 1. Reverte.
6. Lodish, H. (2005). Hücresel ve moleküler biyoloji. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribozom yapısı ve öteleme mekanizması. Celi, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR ve Case, CL (2007). Mikrobiyolojiye giriş. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN ve Cate, JHD (2012). Ökaryotik ribozomun yapısı ve işlevi. Cold Spring Harbor perspektifleri biyolojide, 4 (5), a011536.