Съдържание
- TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
- Какво е рибозом?
- Какво правят рибозомите?
- Три стъпки от производството на протеини
- Какво представлява рибосомалната ДНК?
- Значението за rDNA и заболяване
- Рибосомна ДНК и стареене
Всички живи същества изискват протеини за различни функции. В рамките на клетките учените определят рибозомите като производители на тези протеини. Рибосомна ДНК (rDNA)за разлика от тях служи като генетичен код на предшественика за тези протеини и изпълнява и други функции.
TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
Рибозомите служат като протеинови фабрики вътре в клетките на организмите. Рибосомната ДНК (rDNA) е кодът на прекурсора за тези протеини и обслужва други важни функции в клетката.
Какво е рибозом?
Човек може да определи рибозоми като фабрики за молекулни протеини. Най-опростено, рибозомата е вид органела, намираща се в клетките на всички живи същества. Рибозомите могат да плават свободно в цитоплазмата на клетката или да пребивават на повърхността на ендоплазмен ретикулум (ER). Тази част от ER се отнася до груба ER.
Протеините и нуклеиновите киселини съдържат рибозоми. Повечето от тях идват от нуклеола. Рибозомите са изградени от две субединици, едната по-голяма от другата. При по-прости форми на живот като бактерии и архебактерии рибозомите и техните субединици са по-малки, отколкото при по-напредналите форми на живот.
В тези по-прости организми рибозомите се наричат 70S рибозоми и са изградени от 50S субединица и 30S субединица. "S" се отнася до скоростта на утаяване на молекулите в центрофуга.
При по-сложни организми като хора, растения и гъби рибозомите са по-големи и се наричат 80S рибозоми. Тези рибозоми се състоят съответно от 60S и 40S субединица. Митохондриите притежават свои собствени 70S рибозоми, намеквайки за древна възможност, че еукариотите консумират митохондриите като бактерии, но въпреки това ги държат като полезни симбиоти.
Рибозомите могат да бъдат направени от до 80 протеина, като голяма част от масата им идва от рибозомната РНК (rRNA).
Какво правят рибозомите?
Най- главна функция на рибозома е за изграждане на протеини. Това прави, като превежда код, даден от ядрото на клетката, чрез мРНК (пратеник рибонуклеинова киселина). Използвайки този код, рибозомата ще се присъедини към аминокиселини, донесени до нея от tRNA (прехвърляне на рибонуклеинова киселина).
В крайна сметка този нов полипептид ще бъде освободен в цитоплазмата и ще бъде допълнително модифициран като нов, функциониращ протеин.
Три стъпки от производството на протеини
Макар че е лесно да се дефинират рибозомите като протеинови фабрики, това помага да се разбере действителното стъпки на производството на протеини, Тези стъпки трябва да бъдат извършени ефикасно и правилно, за да се гарантира, че няма да се повреди нов протеин.
Първата стъпка на производството на протеин (известен още като превод) се нарича започване, Специални протеини пренасят иРНК в по-малката субединица на рибозома, където тя влиза през цепнатина. След това tRNA се приготвя и се пренася през друга цепнатина. Всички тези молекули се свързват между по-големите и по-малки субединици на рибозомата, като правят активна рибозома. По-голямата подединица работи предимно като катализатор, докато по-голямата подединица работи като декодер.
Втората стъпка, удължаване, започва, когато тРНК се "чете". ТРНК доставя аминокиселина и този процес се повтаря, удължава веригата на аминокиселините. Аминокиселините се извличат от цитоплазмата; те се доставят от храната.
Прекратяване на договора представлява края на производството на протеин. Рибозомата чете стоп кодон, последователност на гена, който го инструктира да завърши изграждането на протеин. Протеините, наречени протеини с фактор на освобождаване, помагат на рибозомата да освободи пълния протеин в цитоплазмата. Ново освободените протеини могат да се сгънат или модифицират след транслационна модификация.
Рибозомите могат да работят с висока скорост, за да се присъединят заедно с аминокиселини и понякога могат да се присъединят към 200 от тях в минута! По-големите протеини могат да отнемат няколко часа. Протеиновите рибозоми продължават да изпълняват основни функции за живота, изграждайки мускули и други тъкани. Клетката на бозайник може да съдържа до 10 милиарда протеинови молекули и 10 милиона рибозоми! Когато рибозомите завършат работата си, техните субединици се разпадат и могат да бъдат рециклирани или разбити.
Изследователите използват знанията си за рибозомите, за да правят нови антибиотици и други лекарства. Например съществуват нови антибиотици, които извършват целенасочена атака върху 70S рибозомите вътре в бактериите. Тъй като учените научават повече за рибозомите, повече подходи към новите лекарства без съмнение няма да бъдат разкрити.
Какво представлява рибосомалната ДНК?
Рибосомална ДНКили рибозомна дезоксирибонуклеинова киселина (rDNA) е ДНК, която кодира рибозомни протеини, които образуват рибозоми. Тази РДНК съставлява сравнително малка част от човешката ДНК, но нейната роля е от решаващо значение за няколко процеса. По-голямата част от РНК, открита в еукариотите, идва от рибозомната РНК, която е транскрибирана от рДНК.
Тази транскрипция на рДНК се инсталира по време на клетъчния цикъл.Самата РДНК идва от нуклеола, който се намира вътре в ядрото на клетката.
Нивото на производство на rDNA в клетките варира в зависимост от нивата на стрес и хранителни вещества. Когато има глад, транскрипцията на rDNA капки. Когато има изобилни ресурси, производството на rDNA се увеличава.
Рибосомалната ДНК е отговорна за контрола на метаболизма на клетките, генната експресия, отговора на стреса и дори стареенето. Трябва да има стабилно ниво на транскрипция на rDNA, за да се избегне смъртта на клетките или образуването на тумор.
Интересна особеност на rDNA е голямата й серия от повторни гени, Има повече повторения на рДНК, отколкото е необходимо за рРНК. Въпреки че причината за това е неясна, изследователите смятат, че това може да има връзка с необходимостта от различни скорости на синтеза на протеини като различни точки в развитието.
Тези повтарящи се rDNA последователности могат да доведат до проблеми с геномната цялост. Те са трудни за преписване, копиране и поправяне, което от своя страна води до обща нестабилност, която може да доведе до заболявания. Всеки път, когато транскрипцията на рДНК се наблюдава с по-висока скорост, съществува повишен риск от счупвания в рДНК и други грешки. Регулирането на повтарящата се ДНК е важно за здравето на организма.
Значението за rDNA и заболяване
Проблемите с рибозомната ДНК (rDNA) са замесени в редица заболявания при хората, включително невродегенеративни разстройства и рак. Когато има по-голям нестабилност на рДНК, възникват проблеми. Това се дължи на многократните последователности, открити в rDNA, които са податливи на рекомбинационни събития, които водят до мутации.
Някои заболявания могат да възникнат от повишена нестабилност на рДНК (и лош синтез на рибозоми и протеини). Изследователите са открили, че клетките, страдащи от синдром на Коккейн, синдром на Блум, синдром на Вернер и атаксия-телеангиектазии, съдържат повишена нестабилност на рДНК.
ДНК повторната нестабилност също е демонстрирана в редица неврологични заболявания като болест на Хънтингтън, ALS (амиотрофична латерална склероза) и фронтотемпорална деменция. Учените смятат, че свързаната с рДНК невродегенерация възниква от висока транскрипция на рДНК, която води до увреждане на рДНК и лоши транскрипти на рРНК. Проблемите с производството на рибозоми също могат да играят роля.
Редица солиден туморен рак случва се да показват пренареждания на rDNA, включително няколко повторени последователности. Номерата на копията на rDNA влияят на начина, по който се образуват рибозомите и следователно как се развиват техните протеини. Увеличеното производство на протеин от рибозомите дава представа за връзката между повторните последователности на рибозомни ДНК и развитието на тумора.
Надеждата е, че могат да се направят нови терапии за рак, които да използват уязвимостта на туморите поради повтаряща се rDNA.
Рибосомна ДНК и стареене
Наскоро учените разкриха доказателства, че рДНК също играе роля остаряване, Изследователите установяват, че с напредване на възрастта, тяхната рДНК претърпява епигенетична промяна, наречена метилиране, Метиловите групи не променят последователността на ДНК, но променят как се експресират гените.
Друга потенциална улика при стареенето е намаляването на повторенията на рДНК. Необходими са повече изследвания, за да се изясни ролята на рДНК и стареенето.
Тъй като учените научават повече за rDNA и как тя може да повлияе на рибозомите и развитието на протеини, остава голямо обещание за нови лекарства за лечение не само на стареене, но и на вредни състояния като рак и неврологични разстройства.