RNA RIBOSOMIALE: COME VIENE SINTETIZZATO, TIPI E STRUTTURA, FUNZIONI - BIOLOGIA - 2025

L' RNA ribosomiale o ribosomiale, biologia cellulare, è il componente strutturale più importante del ribosoma. Per questo hanno un ruolo indispensabile nella sintesi delle proteine ​​e sono le più abbondanti rispetto agli altri principali tipi di RNA: messaggero e transfer.

La sintesi proteica è un evento cruciale in tutti gli organismi viventi. In precedenza, si credeva che l'RNA ribosomiale non fosse attivamente coinvolto in questo fenomeno e giocasse solo un ruolo strutturale. Oggi ci sono prove che l'RNA ha funzioni catalitiche ed è il vero catalizzatore della sintesi proteica.

Fonte: Jane Richardson (Dcrjsr), da Wikimedia Commons

Negli eucarioti, i geni che danno origine a questo tipo di RNA sono organizzati in una regione del nucleo chiamata nucleolo. I tipi di RNA sono generalmente classificati in base al loro comportamento nella sedimentazione, motivo per cui sono accompagnati dalla lettera S per "unità di Svedberg".

tipi

Una delle differenze più sorprendenti tra le linee eucariote e procariote è la composizione dell'RNA ribosomiale che costituisce i loro ribosomi. I procarioti hanno ribosomi più piccoli, mentre i ribosomi negli eucarioti sono più grandi.

I ribosomi sono divisi in subunità grandi e piccole. Il piccolo contiene una singola molecola di RNA ribosomiale, mentre il grande contiene una molecola più grande e due più piccole, nel caso degli eucarioti.

Il più piccolo RNA ribosomiale nei batteri può essere compreso tra 1.500 e 3.000 nucleotidi. Nell'uomo, l'RNA ribosomiale raggiunge lunghezze maggiori, tra 1800 e 5000 nucleotidi.

I ribosomi sono le entità fisiche in cui avviene la sintesi proteica. Sono composti da circa il 60% di RNA ribosomiale. Il resto sono proteine.

Unità Svedberg

Storicamente, l'RNA ribosomiale è identificato dal coefficiente di sedimentazione delle particelle sospese centrifugate in condizioni standard, che è indicato dalla lettera S per "unità di Svedberg".

Una delle proprietà interessanti di questa unità è che non è additiva, ovvero 10S più 10S non sono 20S. Per questo motivo c'è una certa confusione relativa alla dimensione finale dei ribosomi.

I procarioti

In batteri, archaea, mitocondri e cloroplasti, la piccola unità del ribosoma contiene l'RNA ribosomiale 16S. Mentre la subunità grande contiene due specie di RNA ribosomiale: 5S e 23S.

eucarioti

Negli eucarioti, d'altra parte, l'RNA ribosomiale 18S si trova nella subunità piccola e la subunità grande, 60S, contiene tre tipi di RNA ribosomiale: 5S, 5.8S e 28S. In questo lignaggio, i ribosomi tendono ad essere più grandi, più complessi e più abbondanti rispetto ai procarioti.

Come viene sintetizzato?

Posizione dei geni

L'RNA ribosomiale è il componente centrale dei ribosomi, quindi la sua sintesi è un evento indispensabile nella cellula. La sintesi avviene nel nucleolo, una regione all'interno del nucleo che non è delimitata da una membrana biologica.

Il macchinario è responsabile dell'assemblaggio delle unità ribosomiche in presenza di determinate proteine.

I geni dell'RNA ribosomiale sono organizzati in modi diversi a seconda del lignaggio. Ricorda che un gene è un segmento di DNA che codifica per un fenotipo.

Nel caso dei batteri, i geni per gli RNA ribosomiali 16S, 23S e 5S sono organizzati e trascritti insieme in un operone. Questa organizzazione "gene insieme" è molto comune nei geni procariotici.

Al contrario, gli eucarioti, organismi più complessi con un nucleo delimitato dalla membrana, sono organizzati in tandem. In noi umani, i geni che codificano per l'RNA ribosomiale sono organizzati in cinque "cluster" situati sui cromosomi 13, 14, 15, 21 e 22. Queste regioni sono chiamate NOR.

Inizio della trascrizione

Nella cellula, l'RNA polimerasi è un enzima incaricato di aggiungere nucleotidi ai filamenti di RNA. Formano una molecola di questi da una molecola di DNA. Questo processo di formazione di un RNA a seguito del temperamento di un DNA è noto come trascrizione. Esistono diversi tipi di RNA polimerasi.

Generalmente, la trascrizione degli RNA ribosomiali è effettuata dalla RNA polimerasi I, ad eccezione dell'RNA ribosomiale 5S, la cui trascrizione è effettuata dalla RNA polimerasi III. Il 5S ha anche la particolarità di essere trascritto all'esterno del nucleolo.

I promotori della sintesi dell'RNA sono costituiti da due elementi ricchi di sequenze GC e da una regione centrale, qui inizia la trascrizione.

Nell'uomo, i fattori trascrizionali necessari per il processo si legano alla regione centrale e danno origine al complesso di pre-iniziazione, che consiste nella scatola TATA e nei fattori associati alla TBP.

Una volta che tutti i fattori sono insieme, l'RNA polimerasi I, insieme ad altri fattori di trascrizione, si lega alla regione centrale del promotore per formare il complesso di iniziazione.

Allungamento e fine della trascrizione

Successivamente, avviene la seconda fase del processo di trascrizione: l'allungamento. Qui avviene la trascrizione stessa e coinvolge la presenza di altre proteine ​​catalitiche, come la topoisomerasi.

Negli eucarioti, le unità trascrizionali dei geni ribosomiali hanno una sequenza di DNA all'estremità 3 'con una sequenza nota come casella Sal, che indica la fine della trascrizione.

Dopo la trascrizione degli RNA ribosomiali disposti in tandem, la biogenesi dei ribosomi avviene nel nucleolo. I trascritti del gene ribosomiale maturano e si associano alle proteine ​​per formare unità ribosomiali.

Prima della conclusione, si verifica la formazione di una serie di "riboproteine". Come negli RNA messaggeri, il processo di splicing è guidato da piccole ribonucleoproteine ​​nucleolari, o snRNP, per il suo acronimo in inglese.

Lo splicing è un processo in cui vengono eliminati gli introni (sequenze non codificanti) che di solito "interrompono" gli esoni (sequenze che codificano per il gene in questione).

Il processo porta a intermedi di 20S contenenti l'rRNA 18S e 32S, contenenti l'rRNA 5.8S e 28S.

Modifiche post-trascrizionali

Dopo che gli RNA ribosomiali hanno origine, subiscono ulteriori modifiche. Questi comportano metilazione (aggiunta di un gruppo metilico) di circa 100 nucleotidi per ribosoma nel gruppo 2'-OH del ribosoma. Inoltre, si verifica l'isomerizzazione di oltre 100 uridine nella forma pseudo-uridina.

Struttura

Come il DNA, l'RNA è composto da una base azotata legata in modo covalente a una spina dorsale di fosfato.

Le quattro basi azotate che le formano sono adenina, citosina, uracile e guanina. Tuttavia, a differenza del DNA, l'RNA non è una molecola a doppia banda, ma una singola banda.

Come l'RNA di trasferimento, l'RNA ribosomiale è caratterizzato dall'avere una struttura secondaria abbastanza complessa, con specifiche regioni di legame che riconoscono l'RNA messaggero e gli RNA di trasferimento.

Caratteristiche

La funzione principale dell'RNA ribosomiale è quella di fornire una struttura fisica che consenta di prendere e decodificare l'RNA messaggero in amminoacidi, per formare proteine.

Le proteine ​​sono biomolecole con un'ampia gamma di funzioni, dal trasporto di ossigeno, come l'emoglobina, alle funzioni di supporto.

applicabilità

L'RNA ribosomiale è ampiamente utilizzato, sia nel campo della biologia molecolare e dell'evoluzione, sia in medicina.

Se vuoi conoscere le relazioni filogenetiche più problemi tra due gruppi di organismi - cioè come gli organismi sono correlati tra loro, in termini di parentela - i geni dell'RNA ribosomiale sono spesso usati come tagging.

Sono molto utili come marcatori molecolari grazie ai loro bassi tassi evolutivi (questi tipi di sequenze sono conosciute come "sequenze conservate").

Infatti, una delle più famose ricostruzioni filogenetiche nell'area della biologia è stata eseguita da Carl Woese e collaboratori utilizzando sequenze di RNA ribosomiale 16S. I risultati di questo studio hanno permesso di dividere gli organismi viventi in tre domini: archaea, batteri ed eucarioti.

D'altra parte, l'RNA ribosomiale è spesso il bersaglio di molti antibiotici utilizzati in medicina per curare una vasta gamma di malattie. È logico presumere che attaccando il sistema di produzione delle proteine ​​di un batterio, questo ne risentirà immediatamente.

Evoluzione

Si ipotizza che i ribosomi, come li conosciamo oggi, abbiano iniziato la loro formazione in tempi molto remoti, vicini alla formazione di LUCA (ultimo antenato comune universale o ultimo antenato comune universale).

In effetti, una delle ipotesi sull'origine della vita afferma che la vita abbia avuto origine da una molecola di RNA - poiché ha le capacità autocatalitiche necessarie per essere considerata una delle molecole precursori della vita.

I ricercatori propongono che gli attuali precursori dei ribosomi non fossero così selettivi con gli amminoacidi, accettando sia gli isomeri l che d. Oggi è ampiamente noto che le proteine ​​sono formate esclusivamente da aminoacidi di forma l.

Inoltre, l'RNA ribosomiale ha la capacità di catalizzare la reazione della peptidil transferasi Questa caratteristica di fungere da deposito di nucleotidi, unita alle sue capacità catalitiche, lo rendono un elemento chiave nell'evoluzione delle prime forme sulla terra.

Riferimenti

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biochimica. 5a edizione. New York: WH Freeman. Sezione 29.3, Un ribosoma è una particella di ribonucleoproteina (70S) composta da una subunità piccola (30S) e da una grande (50S). Disponibile su: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H. e Schnek, A. (2006). Invito alla biologia. Ed. Medica panamericana
3. Fox, GE (2010). Origine ed evoluzione del ribosoma. Prospettive di Cold Spring Harbor in biologia, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Libro di testo di Guyton e Hall di fisiologia medica. Elsevier Health Sciences.
5. Lewin, B. (1993). geni Volume 1. Reverte.
6. Lodish, H. (2005). Biologia cellulare e molecolare. Ed. Medica panamericana
7. Ramakrishnan, V. (2002). Struttura ribosomiale e meccanismo di traduzione. Cella, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR e Case, CL (2007). Introduzione alla microbiologia. Ed. Medica panamericana
9. Wilson, DN e Cate, JHD (2012). La struttura e la funzione del ribosoma eucariotico. Prospettive di Cold Spring Harbor in biologia, 4 (5), a011536.