Ribosomal RNA ว่ามันถูกสังเคราะห์ประเภทและโครงสร้างหน้าที่

Ribosomal RNAหรือไรโบโซมอลในชีววิทยาเซลล์เป็นองค์ประกอบโครงสร้างที่สำคัญที่สุดของไรโบโซม ดังนั้นพวกเขาจึงมีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์โปรตีนและมีความอุดมสมบูรณ์มากที่สุดเมื่อเทียบกับ RNA ประเภทหลักอื่น ๆ : ผู้ส่งสารและการถ่ายโอน.

การสังเคราะห์โปรตีนเป็นเหตุการณ์สำคัญในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอไม่ได้มีส่วนร่วมในปรากฏการณ์นี้และมีบทบาทเชิงโครงสร้างเท่านั้น ทุกวันนี้มีหลักฐานว่า RNA มีหน้าที่เร่งปฏิกิริยาและเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่แท้จริงของการสังเคราะห์โปรตีน.

ในยูคาริโอตยีนที่ก่อให้เกิดอาร์เอ็นเอชนิดนี้จัดอยู่ในบริเวณของนิวเคลียสที่เรียกว่านิวคลีโอลัส ประเภทของอาร์เอ็นเอมักจะจำแนกตามพฤติกรรมของพวกเขาในการตกตะกอนซึ่งเป็นสาเหตุที่พวกเขามาพร้อมกับตัวอักษร S ของ "หน่วย Svedberg".

ดัชนี

• 1 ประเภท
  • 1.1 หน่วย Svedberg
  • 1.2 Prokaryotes
  • 1.3 ยูคาริโอต
• 2 มันถูกสังเคราะห์อย่างไร?
  • 2.1 ตำแหน่งของยีน
  • 2.2 เริ่มการถอดความ
  • 2.3 การยืดตัวและสิ้นสุดการถอดความ
  • 2.4 การดัดแปลงภายหลังการถอดเสียง
• 3 โครงสร้าง
• 4 ฟังก์ชั่น
• 5 การบังคับใช้
• 6 วิวัฒนาการ
• 7 อ้างอิง

ชนิด

หนึ่งในความแตกต่างที่โดดเด่นที่สุดระหว่างเชื้อยูคาริโอตและโปรคาริโอตคือองค์ประกอบในแง่ของ ribosomal RNA ที่ประกอบขึ้นเป็นไรโบโซมของพวกเขา Prokaryotes มีไรโบโซมขนาดเล็กในขณะที่ไรโบโซมในยูคาริโอตมีขนาดใหญ่กว่า.

ไรโบโซมแบ่งออกเป็นหน่วยย่อยขนาดใหญ่และขนาดเล็ก ตัวเล็ก ๆ มีโมเลกุลเดียวของไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอในขณะที่ขนาดใหญ่ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่และขนาดเล็กกว่าสองอันในกรณีของยูคาริโอต.

ไรโบโซมอล RNA ที่เล็กที่สุดในแบคทีเรียสามารถมีนิวคลีโอไทด์ได้ 1,500 ถึง 3,000 ตัว ในมนุษย์ ribosomal RNA มีความยาวมากขึ้นระหว่างนิวคลีโอไทด์ระหว่าง 1800 ถึง 5,000.

ไรโบโซมเป็นหน่วยงานทางกายภาพที่มีการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้น พวกมันประกอบไปด้วยไรโบโซมอล RNA ประมาณ 60% ส่วนที่เหลือเป็นโปรตีน.

หน่วย Svedberg

ในอดีตนั้น ribosomal RNA ถูกระบุโดยค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนของอนุภาคแขวนลอยที่หมุนเหวี่ยงภายใต้เงื่อนไขมาตรฐานซึ่งแสดงโดยตัวอักษร S ของ "Svedberg units".

หนึ่งในคุณสมบัติที่น่าสนใจของหน่วยนี้คือมันไม่ได้เติมแต่งนั่นคือ 10S และ 10S ไม่ใช่ 20S ด้วยเหตุนี้จึงมีความสับสนเกี่ยวกับขนาดสุดท้ายของไรโบโซม.

prokaryotes

ในแบคทีเรียอาร์เคียไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์หน่วยขนาดเล็กของไรโบโซมประกอบด้วย 16S ribosomal RNA ในขณะที่หน่วยย่อยขนาดใหญ่มีไรโบโซมอล RNA สองชนิดคือ 5S และ 23S.

ยูคาริโอ

ยูคาริโอตในทางกลับกัน 18S ribosomal RNA ถูกพบในหน่วยย่อยขนาดเล็กและหน่วยย่อยขนาดใหญ่ 60S มีสามประเภทของ ribosomal RNA: 5S, 5.8S และ 28S ในเชื้อสายนี้ไรโบโซมมักจะมีขนาดใหญ่มีความซับซ้อนและมีจำนวนมากกว่าในโปรคาริโอต.

มันเป็นวิธีการสังเคราะห์?

ตำแหน่งของยีน

Ribosomal RNA เป็นส่วนประกอบหลักของไรโบโซมดังนั้นการสังเคราะห์จึงเป็นเหตุการณ์ที่ขาดไม่ได้ในเซลล์ การสังเคราะห์เกิดขึ้นในนิวเคลียสซึ่งเป็นพื้นที่ภายในนิวเคลียสที่ไม่ได้ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มชีวภาพ.

เครื่องจักรมีหน้าที่รวบรวมหน่วยของไรโบโซมต่อหน้าโปรตีนบางชนิด.

ยีน ribosomal RNA ถูกจัดระเบียบในรูปแบบที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับเชื้อสาย จำได้ว่ายีนเป็นส่วนของ DNA ที่เป็นรหัสของฟีโนไทป์.

ในกรณีของแบคทีเรียยีนของ 16S, 23S และ 5S ribosomal RNAs จะถูกจัดระเบียบและคัดลอกเข้าด้วยกันในโอเปอเรเตอร์ องค์กรของ "ยีนร่วมกัน" นี้เป็นเรื่องธรรมดามากในยีนของโปรคาริโอต.

ในทางตรงกันข้ามยูคาริโอตซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนกว่าที่มีนิวเคลียสซึ่งมีพังผืดคั่นอยู่ถูกจัดเรียงตามกันไป ในเรามนุษย์ยีนที่รหัสของไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอถูกแบ่งออกเป็น "กลุ่ม" ห้ากลุ่มที่อยู่บนโครโมโซม 13, 14, 15, 21 และ 22 ภูมิภาคเหล่านี้เรียกว่า NOR.

จุดเริ่มต้นของการถอดความ

ในเซลล์ RNA polymerase เป็นเอ็นไซม์ที่รับผิดชอบในการเพิ่มนิวคลีโอไทด์ให้กับ RNA พวกมันก่อตัวเป็นโมเลกุลของสิ่งเหล่านี้จากโมเลกุล DNA กระบวนการในการสร้างอาร์เอ็นเอดังต่อไปนี้ DNA ที่ถูกเรียกว่าการถอดรหัส RNA มีหลายประเภท.

โดยทั่วไปการถอดความของไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอนั้นดำเนินการโดย RNA polymerase I โดยมีข้อยกเว้นของ 5S ribosomal RNA ซึ่งทำการถอดรหัสโดย RNA polymerase III 5 สยังมีความผิดปกติที่มันถูกถ่ายทอดออกมาจากนิวเคลียส.

โปรโมเตอร์ของการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอประกอบด้วยสององค์ประกอบที่อุดมไปด้วยลำดับ GC และภาคกลางที่นี่เริ่มต้นการถอดรหัส.

ในมนุษย์ปัจจัยการถอดความที่จำเป็นสำหรับกระบวนการเข้าร่วมภาคกลางและก่อให้เกิดความซับซ้อนก่อนการเริ่มต้นซึ่งประกอบด้วยกล่องทาทาและปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับ TBP.

เมื่อปัจจัยทั้งหมดมารวมกัน RNA polymerase I พร้อมกับปัจจัยการถอดความอื่น ๆ จะถูกผูกเข้ากับภาคกลางของโปรโมเตอร์เพื่อก่อตัวเป็นจุดเริ่มต้นที่ซับซ้อน.

การยืดตัวและจุดสิ้นสุดของการถอดความ

ต่อจากนั้นขั้นตอนที่สองของกระบวนการถอดความเกิดขึ้น: การยืดตัว การถอดความตัวเองเกิดขึ้นที่นี่และเกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของโปรตีนเร่งปฏิกิริยาอื่น ๆ เช่น topoisomerase.

ในยูคาริโอตหน่วยการถอดเสียงของยีนไรโบโซมนั้นมีลำดับดีเอ็นเอที่ปลาย 3 'พร้อมลำดับที่รู้จักกันในชื่อ Sal box ซึ่งบ่งบอกถึงจุดสิ้นสุดของการถอดความ.

หลังจากการถอดความของไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอสั่งในตีคู่เกิดขึ้น biogenesis ของไรโบโซมเกิดขึ้นในนิวเคลียส ยีนของไรโบโซมอลที่สุกแล้วและเชื่อมโยงกับโปรตีนในรูปแบบไรโบโซม.

ก่อนที่จะสิ้นสุดการก่อตัวของ "riboproteins" ชุดเกิดขึ้น เช่นเดียวกับใน Messenger RNA กระบวนการของ ประกบ กำกับการแสดงโดยริบบอนนิวคลีโอโคปีนขนาดเล็กหรือ snRNPs สำหรับตัวย่อในภาษาอังกฤษ.

ประกบ มันเป็นกระบวนการที่ introns (ลำดับที่ไม่ใช่การเข้ารหัส) จะถูกลบที่มักจะ "ขัดจังหวะ" exons (ลำดับที่ทำรหัสสำหรับยีนในคำถาม).

กระบวนการนี้นำไปสู่ตัวกลาง 20S ที่มี 18S และ 32S rRNA ซึ่งมี 5,8S และ 28S rRNA.

การดัดแปลงหลังการถอดเสียง

หลังจากไรโบโซมอล RNAs เกิดขึ้นพวกมันจะได้รับการดัดแปลงเพิ่มเติม สิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับเมธิล (นอกเหนือจากกลุ่มเมธิล) ประมาณ 100 นิวคลีโอไทด์ต่อไรโบโซมในกลุ่ม 2'-OH ของไรโบโซม นอกจากนี้การเกิดไอโซเมอไรเซชันของยูริเดียนมากกว่า 100 ในรูปแบบหลอกเทียม.

โครงสร้าง

เช่นเดียวกับ DNA RNA ประกอบด้วยฐานไนโตรเจนที่ถูกพันธะด้วยพันธะโควาเลนต์กับกระดูกสันหลังฟอสเฟต.

ฐานไนโตรเจนทั้งสี่ที่อยู่ในรูปของมันคืออะดีน, ไซโตซีน, ยูราซิลและกัวนีน อย่างไรก็ตามไม่เหมือน DNA RNA ไม่ใช่โมเลกุลสองแถบ แต่เป็นวงดนตรีที่เรียบง่าย.

เช่นเดียวกับการถ่ายโอนอาร์เอ็นเอ, ไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอนั้นมีลักษณะเป็นโครงสร้างทุติยภูมิที่ค่อนข้างซับซ้อนโดยมีขอบเขตการจับเฉพาะที่จดจำร่อซู้ลอาร์เอ็นเอและการถ่ายโอนอาร์.

ฟังก์ชั่น

หน้าที่หลักของไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอคือการให้โครงสร้างทางกายภาพที่ช่วยให้สามารถใช้เมสเซนเจอร์อาร์เอ็นเอและถอดรหัสเป็นกรดอะมิโนเพื่อสร้างโปรตีน.

โปรตีนเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีฟังก์ชั่นหลากหลายตั้งแต่การขนส่งออกซิเจนเช่นฮีโมโกลบินไปจนถึงการทำงานที่รองรับ.

การบังคับใช้

Ribosomal RNA ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางทั้งในด้านชีววิทยาโมเลกุลและวิวัฒนาการและการแพทย์.

หากเราปรารถนาที่จะรู้ความสัมพันธ์เกี่ยวกับวิวัฒนาการทางพันธุกรรมปัญหาที่มากขึ้นระหว่างสิ่งมีชีวิตสองกลุ่ม - นั่นคือสิ่งมีชีวิตเกี่ยวข้องกันอย่างไรในแง่ของความสัมพันธ์ทางพันธุกรรม - ยีน ribosomal RNA มักใช้เป็นฉลาก.

พวกมันมีประโยชน์มากในฐานะโมเลกุลเครื่องหมายเนื่องจากอัตราการวิวัฒนาการต่ำ (ลำดับต่อไปนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อ "ลำดับการอนุรักษ์").

ในความเป็นจริงหนึ่งในไทปันพันธุกรรมที่มีชื่อเสียงที่สุดในด้านชีววิทยาได้ดำเนินการโดย Carl Woese และผู้ทำงานร่วมกันโดยใช้ลำดับ 16S ribosomal RNA ผลการศึกษาครั้งนี้อนุญาตให้แบ่งสิ่งมีชีวิตออกเป็นสามโดเมน: อาร์เคีย, แบคทีเรียและยูคาริโอต.

ในทางกลับกันไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอมักเป็นเป้าหมายของยาปฏิชีวนะหลายชนิดที่ใช้ในด้านการแพทย์เพื่อรักษาโรคที่หลากหลาย มันมีเหตุผลที่จะสมมติว่าการโจมตีระบบการผลิตโปรตีนของแบคทีเรียนั้นจะได้รับผลกระทบทันที.

วิวัฒนาการ

เป็นที่คาดการณ์ว่าไรโบโซมดังที่เรารู้จักในปัจจุบันเริ่มก่อตัวในเวลาที่ห่างไกลมากใกล้กับการก่อตัวของ LUCA (โดยย่อมาจาก บรรพบุรุษสากลภาษาอังกฤษตัวสุดท้ายที่พบบ่อย หรือบรรพบุรุษร่วมสากลสุดท้าย).

ในความเป็นจริงหนึ่งในสมมติฐานเกี่ยวกับที่มาของชีวิตระบุว่าชีวิตเกิดจากโมเลกุลอาร์เอ็นเอ - เนื่องจากมันมีความสามารถในการปรับตัวอัตโนมัติที่จำเป็นเพื่อพิจารณาหนึ่งในโมเลกุลของสารตั้งต้นของชีวิต.

นักวิจัยเสนอว่าสารตั้งต้นของไรโบโซมในปัจจุบันนั้นไม่ได้คัดเลือกด้วยกรดอะมิโนโดยยอมรับทั้งไอโซเมอร์ l และ d ทุกวันนี้เป็นที่ทราบกันอย่างกว้างขวางว่าโปรตีนนั้นถูกสร้างขึ้นโดยกรดอะมิโนโดยเฉพาะ.

นอกจากนี้ ribosomal RNA ยังมีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยา peptidyl transferase ปฏิกิริยาลักษณะของการทำหน้าที่เป็นที่เก็บของนิวคลีโอไทด์ควบคู่กับความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาทำให้มันเป็นองค์ประกอบสำคัญในการวิวัฒนาการของรูปแบบแรกบนโลก.

การอ้างอิง

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002) ชีวเคมี ฉบับที่ 5 นิวยอร์ก: W H Freeman มาตรา 29.3, Ribosome เป็นอนุภาค Ribonucleoprotein (70S) ทำจากขนาดเล็ก (30S) และ Subunit ขนาดใหญ่ (50 วินาที) มีจำหน่ายที่: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H. , & Schnek, A. (2006). ขอเชิญทางชีววิทยา. Ed. Panamericana การแพทย์.
3. Fox, G. E. (2010) กำเนิดและวิวัฒนาการของไรโบโซม. มุมมองท่าเรือฤดูใบไม้ผลิเย็นในชีววิทยา, 2(9), a003483.
4. Hall, J. E. (2015). หนังสือ Guyton and Hall ของสรีรวิทยาการแพทย์ e-Book. วิทยาศาสตร์สุขภาพของเอลส์เวียร์.
5. Lewin, B. (1993). ยีน เล่มที่ 1. Reverte.
6. Lodish, H. (2005). ชีววิทยาของเซลล์และโมเลกุล. Ed. Panamericana การแพทย์.
7. Ramakrishnan, V. (2002) โครงสร้างของไรโบโซมและกลไกการแปล. เซลล์, 108(4), 557-572.
8. Tortora, G. J. , Funke, B. R. , และ Case, C. L. (2007). จุลชีววิทยาเบื้องต้น. Ed. Panamericana การแพทย์.
9. Wilson, D. N. , & Cate, J. H. D. (2012) โครงสร้างและหน้าที่ของไรโบโซมยูคาริโอต. มุมมองท่าเรือฤดูใบไม้ผลิเย็นในชีววิทยา, 4(5), a011536.