Определение рибосомальной РНК
Рибосомная рибонуклеиновая кислота (рРНК) является РНК-компонентом рибосом, молекулярных машин, которые катализируют синтез белка. Рибосомная РНК составляет более шестидесяти процентов рибосома по весу и имеют решающее значение для всех его функций – от привязки к мРНК и рекрутинг тРНК катализировать образование пептидная связь между двумя аминокислоты, Даже структура рибосомы определяется трехмерной формой ее ядра рРНК. Белки, присутствующие в рибосоме, служат для стабилизации этой структуры посредством взаимодействия с ядром.
Рибосомные РНК транскрибируются в ядре, в определенных структурах, называемых ядрышками. Это плотные сферические формы, которые образуются вокруг генетических локусов, кодирующих рРНК. Нуклеолы также имеют решающее значение для возможного биогенеза рибосом через секвестрацию рибосомных белков.
Открытие рибосомальной РНК
Рибосомная РНК была обнаружена во время клетка эксперименты по фракционированию, изучающие роль РНК-вирусов в возникновении рака. Фракционирование – это метод, при котором клеточные мембраны осторожно и выборочно удаляются, сохраняя при этом функцию клеточных органелл нетронутой. Это гомогенизированный цитоплазма затем центрифугируют при увеличении скорости, так что органеллы отделяются в зависимости от плотности. Первоначальные эксперименты, которые выявили присутствие рРНК, извлекли фракцию, которая, как считалось, представляла новый субклеточный органеллы микросома, специализирующаяся на синтезе белка. Позже было видно, что это было присутствие рибосом на эндоплазматическая сеть это привело к обнаружению РНК в этих образцах.
Поскольку рибосомные субъединицы и рРНК были впервые обнаружены с помощью дифференциального центрифугирования, они все еще идентифицируются по скорости их седиментации через коэффициент Сведберга. Однако, поскольку они не являются показателями молекулярной массы, коэффициенты не могут быть добавлены напрямую. Например, в прокариотических рибосомах, когда более крупная субъединица 50S и меньшая субъединица 30S объединяются, комплекс имеет коэффициент Сведберга 70S.
Типы рибосомальной РНК
Как прокариотические, так и эукариотические рибосомы состоят из большей и меньшей субъединицы, и эти две единицы объединяются во время мРНК перевод, Меньшая субъединица у прокариот состоит из РНК молекула около 1500 нуклеотидов в длину с коэффициентом Сведберга 16S. Вместе с рибосомными белками меньшая субъединица имеет скорость седиментации 30S. Это связано с более крупной субъединицей, имеющей две молекулы РНК – одна длиной почти 3000 нуклеотидов (23S), а другая – короткая последовательность из 120 нуклеотидов (5S). Эти молекулы РНК сопровождаются белками, которые дают большую субъединицу 50S.
Эукариотическая рибосома состоит из субъединицы 60S и 40S. Есть две короткие молекулы рРНК длиной менее двухсот нуклеотидов (5S и 5.8S) и две молекулы РНК, которые намного длиннее – одна имеет более пяти килобаз (28S), а другая – почти две килобазы (18S). В целом, эукариотическая рибосома имеет коэффициент Сведберга 80S. Кроме того, эукариотические клетки также имеют рРНК в митохондрии и хлоропласты. Рибосомы могут быть связаны с эндоплазматическим ретикулумом или присутствовать в виде свободно плавающих комплексов в цитоплазме.
Функции рибосомальной РНК
Основная функция рРНК заключается в синтезе белка – в связывании с РНК-мессенджером и передаче РНК, чтобы гарантировать, что последовательность кодонов мРНК точно транслируется в аминокислотную последовательность в белках. Чтобы достичь этого, рРНК имеет характерную трехмерную форму, включающую внутренние петли и спирали, которые создают специфические сайты внутри рибосомы – сайты A, P и E. Сайт Р предназначен для связывания растущего полипептида, сайт А закрепляет поступающую тРНК, заряженную аминокислотой. После образования пептидной связи тРНК кратковременно связывается с сайтом Е, прежде чем покинуть рибосому. Кроме того, рРНК также имеет сайты для связывания с некоторыми рибосомными белками, и тщательный анализ определил точные остатки как в РНК, так и в белке.
Рибосомные РНК также экспрессируются в каждой клетке всех существующих вид, Последовательность основных каталитических сайтов также является высоко консервативной, что делает рРНК отличным инструментом для изучения таксономия и филогенетика. Существует различие в скорости выделения остатков на поверхности и внутри рРНК, и нуклеотиды, участвующие в каталитической активности ядра, например, в образовании пептидной связи, по-видимому, предшествовали появлению жизни на земле. Степень, в которой два вида различаются по последовательностям рРНК, может дать хорошую оценку их эволюционного расстояния.
Многие антибиотики нацелены на прокариотическую рРНК, и недавно были указаны сайты связывания антибиотиков, таких как стрептомицин и тетрациклин с рРНК. Также было показано, что устойчивость к антибиотикам часто обусловлена точечными мутациями в этих сайтах связывания. Например, устойчивость Euglena и E. coli к стрептомицину обусловлена мутация в последовательности 16S рРНК. Аналогичные результаты были получены для устойчивости Streptomyces к спектиномицину. Устойчивость к тетрациклину, по-видимому, обусловлена мутациями в 30S рРНК.
В новом измерении функции рРНК ее предшественники (прерибосомные РНК) участвуют в создании микроРНК, которые опосредуют воспаление и сердечные заболевания в ответ на механический стресс. Механизмы этой деятельности все еще выясняются.
Роль рибосомальной РНК в переводе
Трансляция последовательности мРНК требует участия рРНК на каждом этапе – инициации, удлинения и терминации.
Посланные РНК несут генетическую информацию, закодированную в ДНК, в цитоплазму, где нуклеотид последовательность читается рибосомами в отрезках трех оснований, называемых кодонами. Четыре нуклеотида, аденин, урацил, гуанин и цитозин, могут быть сгруппированы, чтобы образовать в общей сложности шестьдесят четыре триплетных кодона. Каждый кодон соответствует одной аминокислоте и, следовательно, кодирует последовательность белка.
Прокариотическая трансляция начинается с спаривания оснований 16S рРНК с консенсусной последовательностью Шайна-Далгарно в мРНК. Поскольку последовательность Шайна-Далгарно находится на 6-10 нуклеотидов выше стартовый кодон связывание с рРНК позволяет расположить стартовый кодон внутри рибосомы. Это взаимодействие опосредуется другими белками, которые также рекрутируют большую рибосомную субъединицу, а затем транслируется первый кодон. У эукариот факторы инициации эукариот 4E и 4G (eIF4E и eIF4G) связываются с 5′-концом мРНК, рекрутируя как меньшую субъединицу рибосомы, так и тРНК, несущую метионин. Рибосома сканирует мРНК, чтобы найти стартовый кодон, после чего факторы инициации отделяются от механизма трансляции.
Каждая новая аминокислота, присоединенная к тРНК, попадает на сайт А. Спаривание оснований между кодоном на мРНК и комплементарной антикодоновую на тРНК изменяется конформация трех остатков на 16S рРНК. Эти остатки взаимодействуют с антикодоном, стабилизируют комплекс тРНК-мРНК, и ферментативная активность рРНК полностью позиционирует аминоацил-тРНК в пределах сайта А.
К настоящему времени синтезированный полипептид связан с Р-сайтом на рибосоме. Рибосомная РНК в более крупной субъединице катализирует реакцию, которая образует пептидную связь между аминокислотой в A-сайте и растущей полипептидной цепью в P-сайте. Синтез полипептида прекращается, когда рибосома достигает стоп кодон и рРНК катализирует добавление молекулы воды к полипептиду в Р-сайте.
Ответ на вопрос № 1
С верно. Это единица времени, эквивалентная 10-13 секундам. Хотя на него влияют молекулярная масса, плотность и объем, это не является точной оценкой какого-либо из этих свойств.
2. Почему рРНК используется в качестве инструмента для изучения таксономии?A. Это выражено в каждом видеB. Это доступно в изобилииC. Легко извлечьD. Ни один из вышеперечисленных
Ответ на вопрос № 2
верно. Он экспрессируется в каждой клетке каждого вида, и каждый остаток в рРНК, по-видимому, эволюционирует с определенной скоростью. Анализ этих изменений может дать оценку эволюционных расстояний между видами. Считается, что некоторые ферментативные домены на рРНК предшествуют появлению жизни на земле.
3. Сколько кодонов образуется из нуклеотидных триплетов на мРНК?A. 20B. 64C. 12D. 80
Ответ на вопрос № 3
В верно. Четыре нуклеотида могут быть организованы как триплеты шестидесяти четырьмя способами. Поскольку в природе найдено только двадцать аминокислот, многие разные кодоны могут представлять одну аминокислоту.