Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Mikä on ribosomi?
- Mitä ribosomit tekevät?
- Proteiinin tuotannon kolme vaihetta
- Mikä on ribosomaalinen DNA?
- Merkitys rDNA: lle ja taudille
- Ribosomaalinen DNA ja ikääntyminen
Kaikki elävät asiat vaativat proteiineja useisiin tehtäviin. Soluissa tutkijat määrittelevät ribosomit näiden proteiinien valmistajiksi. Ribosomaalinen DNA (rDNA)päinvastoin, toimii näiden proteiinien esiasteen geneettisenä koodina ja suorittaa myös muita toimintoja.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Ribosomit toimivat proteiinitehtaina organismien solujen sisällä. Ribosomaalinen DNA (rDNA) on näiden proteiinien edeltäjäkoodi ja palvelee muita tärkeitä toimintoja solussa.
Mikä on ribosomi?
Voidaan määritellä ribosomit molekyyliproteiinitehtaina. Yksinkertaisimmillaan ribosomi on eräänlainen organelli, jota löytyy kaikkien elävien olentojen soluista. Ribosomit voivat molemmat kellua vapaasti solun sytoplasmassa tai asua solun pinnalla endoplasminen reticulum (ER). Tähän ER-osan osaan viitataan karkealla ER: llä.
Proteiinit ja nukleiinihapot käsittävät ribosomeja. Suurin osa näistä on peräisin ytimestä. Ribosomit on tehty kahdesta alayksiköstä, toinen suurempi kuin toinen. Yksinkertaisemmissa elämänmuodoissa, kuten bakteerit ja arkebakteerit, ribosomit ja niiden alayksiköt ovat pienempiä kuin edistyneemmissä elämämuodoissa.
Näissä yksinkertaisemmissa organismeissa ribosomeja kutsutaan 70S-ribosomiksi ja ne tehdään 50S-alayksiköstä ja 30S-alayksiköstä. ”S” viittaa sentrifugissa olevien molekyylien sedimentoitumisnopeuteen.
Monimutkaisemmissa organismeissa, kuten ihmisissä, kasveissa ja sienissä, ribosomit ovat suurempia ja niihin viitataan 80S-ribosomina. Nämä ribosomit koostuvat vastaavasti 60S: n ja 40S: n alayksiköstä. Mitokondrioilla on omat 70S-ribosomit, vihjaten muinaiselle mahdollisuudelle, että eukaryootit kuluttavat mitokondrioita bakteereina, mutta pitivät niitä kuitenkin hyödyllisinä symbiooteina.
Ribosomit voidaan valmistaa jopa 80 proteiinista, ja suuri osa niiden massasta tulee ribosomaalisesta RNA: sta (rRNA).
Mitä ribosomit tekevät?
ribosomin päätehtävä on rakentaa proteiineja. Se tekee tämän kääntämällä solun ytimestä annetun koodin mRNA: n (messenger ribonukleiinihappo) kautta. Tätä koodia käyttämällä ribosomi vieressä aminohappoja, jotka sille on tuonut tRNA (siirtää ribonukleiinihappo).
Viime kädessä tämä uusi polypeptidi vapautuu sytoplasmaan ja sitä muutetaan edelleen uudeksi, toimivaksi proteiiniksi.
Proteiinin tuotannon kolme vaihetta
Vaikka ribosomeja on yleensä helppo määritellä proteiinitehtaiksi, se auttaa ymmärtämään todellisuutta proteiinintuotannon vaiheet. Nämä vaiheet on suoritettava tehokkaasti ja oikein sen varmistamiseksi, ettei uudelle proteiinille aiheudu vahinkoa.
Proteiinintuotannon ensimmäistä vaihetta (alias käännös) kutsutaan aloittamista. Erityiset proteiinit tuovat mRNA: n ribosomin pienempään alayksikköön, missä se tulee rakoon. Sitten tRNA valmistetaan uudelleen ja viedään toisen raon läpi. Kaikki nämä molekyylit kiinnittyvät ribosomin suurempien ja pienempien alayksiköiden väliin tekeen aktiivisesta ribosomista. Suurempi alayksikkö toimii pääasiassa katalysaattorina, kun taas pienempi alayksikkö toimii dekooderina.
Toinen vaihe, pidentäminen, alkaa, kun mRNA ”luetaan”. tRNA toimittaa aminohapon, ja tämä prosessi toistuu, pidentäen aminohappoketjua. Aminohapot otetaan talteen sytoplasmasta; ne toimitetaan ruoan kautta.
päättyminen tarkoittaa proteiinin valmistuksen loppua. Ribosomi lukee lopetuskodonin, geenisekvenssin, joka ohjeistaa sitä täydentämään proteiinin rakentamista. Proteiinit, joita kutsutaan vapautumisfaktoriproteiineiksi, auttavat ribosomia vapauttamaan kokonaisen proteiinin sytoplasmaan. Äskettäin vapautuneet proteiinit voidaan taittaa tai muokata translaation jälkeinen modifikaatio.
Ribosomit voivat toimia suurella nopeudella liittyäkseen aminohappoja toisiinsa, ja voivat joskus liittyä 200 niistä minuutissa! Suurempien proteiinien rakentaminen voi kestää muutaman tunnin. Proteiinien ribosomit tekevät jatkaa olennaisia toimintoja elämää varten, muodostaen lihakset ja muut kudokset. Nisäkkään solu voi sisältää jopa 10 miljardia proteiinimolekyyliä ja 10 miljoonaa ribosomia! Kun ribosomit valmistuvat työstään, alayksiköt erottuvat ja voidaan kierrättää tai hajottaa.
Tutkijat käyttävät ribosomitaidonsa uusien antibioottien ja muiden lääkkeiden valmistamiseen. Esimerkiksi olemassa on uusia antibiootteja, jotka hyökkäävät kohdennetusti bakteerien sisältämiin 70S-ribosomeihin. Kun tutkijat oppivat lisää ribosomeista, uusia lähestymistapoja uusille lääkkeille varmasti paljastetaan.
Mikä on ribosomaalinen DNA?
Ribosomaalinen DNAtai ribosomaalinen deoksiribonukleiinihappo (rDNA) on DNA, joka koodaa ribosomaalisia proteiineja, jotka muodostavat ribosomeja. Tämä rDNA muodostaa suhteellisen pienen osan ihmisen DNA: sta, mutta sen rooli on ratkaisevan tärkeä useille prosesseille. Suurin osa eukaryooteissa löydetystä RNA: sta tulee ribosomaalisesta RNA: sta, joka transkriboitiin rDNA: sta.
Tämä transkriptio rDNA on istutettu solusyklin aikana.Itse rDNA tulee nukleolusta, joka sijaitsee solun ytimen sisällä.
RDNA: n tuotantotaso soluissa vaihtelee stressin ja ravinteiden tason mukaan. Kun on nälkää, rDNA: n transkriptio putoaa. Kun resursseja on runsaasti, rDNA-tuotanto nousee ylös.
Ribosomaalinen DNA on vastuussa solujen metabolian, geenien ilmentymisen, stressivasteen ja jopa ikääntymisen kontrolloimisesta. RDNA: n transkription tason on oltava vakaa, jotta solukuolema tai kasvaimen muodostuminen voidaan välttää.
Mielenkiintoinen piirre rDNA: lle on sen suuri sarja toistuvat geenit. RDNA-toistoja on enemmän kuin tarvitaan rRNA: lle. Vaikka syy tähän on epäselvä, tutkijoiden mielestä tämä saattaa johtua tarpeesta erilaisille proteiinisynteesin nopeuksille eri kehityspisteinä.
Nämä toistuvat rDNA-sekvenssit voivat johtaa ongelmiin genomisessa eheydessä. Niitä on vaikea transkriboida, toistaa ja korjata, mikä puolestaan johtaa yleiseen epävakauteen, joka voi johtaa sairauksiin. Aina kun rDNA-transkriptio tapahtuu nopeammin, on lisääntynyt riski rDNA: n katkoksille ja muille virheille. Toistuvan DNA: n säätely on tärkeätä organismin terveydelle.
Merkitys rDNA: lle ja taudille
Ribosomaalinen DNA (rDNA) -kysymykset ovat liittyneet useisiin ihmisten sairauksiin, mukaan lukien neurodegeneratiiviset häiriöt ja syöpä. Kun on suurempi rDNA: n epävakaus, ongelmia esiintyy. Tämä johtuu rDNA: n toistuvista sekvensseistä, jotka ovat alttiita rekombinaatiotapahtumille, jotka tuottavat mutaatioita.
Joitakin sairauksia voi ilmetä lisääntyneestä rDNA: n epävakaudesta (ja huonosta ribosomi- ja proteiinisynteesistä). Tutkijat ovat havainneet, että Cockayne-oireyhtymästä, Bloom-oireyhtymästä, Werner-oireyhtymästä ja ataksia-telangiektaasiasta kärsivien solut sisältävät lisääntynyttä rDNA-epävakautta.
DNA: n toistuva epävakaus on osoitettu myös useissa neurologiset sairaudet kuten Huntingtonin tauti, ALS (amyotrofinen lateraaliskleroosi) ja frontotemporaalinen dementia. Tutkijoiden mielestä rDNA: hon liittyvä neurodegeneraatio johtuu korkeasta rDNA-transkriptiosta, joka tuottaa rDNA-vaurioita ja huonoista rRNA-transkripteista. Myös ribosomituotannon ongelmilla voi olla merkitys.
Joukko kiinteät tuumorisyövät tapahtuu rDNA: n uudelleenjärjestelyjä, mukaan lukien useita toistuvia sekvenssejä. RDNA-kopioluvut vaikuttavat ribosomien muodostumiseen ja siten niiden proteiinien kehitykseen. Ribosomien lisääntynyt proteiinituotanto tarjoaa vihjeen yhteydelle ribosomaalisen DNA-toistosekvenssien ja kasvaimen kehityksen välillä.
Toivomme, että voidaan tehdä uusia syöpähoitoja, jotka hyödyntävät kasvainten haavoittuvuutta toistuvien rDNA: n takia.
Ribosomaalinen DNA ja ikääntyminen
Tutkijat löysivät äskettäin todisteita siitä, että rDNA: lla on myös merkitystä vanheneminen. Tutkijat havaitsivat, että eläinten ikääntyessä heidän rDNA: ssa tapahtuu epigeneettinen muutos, jota kutsutaan metylaatio. Metyyliryhmät eivät muuta DNA-sekvenssiä, mutta ne muuttavat geenien ilmentymistä.
Toinen potentiaalinen vihje ikääntymisessä on rDNA-toistojen vähentäminen. Tarvitaan lisää tutkimusta rDNA: n ja ikääntymisen roolin selvittämiseksi.
Kun tutkijat oppivat lisää rDNA: sta ja miten se voi vaikuttaa ribosomiin ja proteiinien kehitykseen, uusille lääkkeille on edelleen suuri lupaus ikääntymisen lisäksi myös vahingollisten tilojen, kuten syövän ja neurologisten häiriöiden, hoitamiseen.