Hvad er forskellen mellem ribosom og ribosomalt DNA?

Alle levende ting kræver proteiner til forskellige funktioner. Inden i celler definerer forskere ribosomer som producenterne af disse proteiner. Ribosomalt DNA (rDNA)tjener derimod som forløbergenetisk kode for disse proteiner og udfører også andre funktioner.

TL; DR (for lang; Har ikke læst)

Ribosomer tjener som proteinfabrikker inde i organismernes celler. Ribosomalt DNA (rDNA) er forløberkoden for disse proteiner og tjener andre vigtige funktioner i cellen.

Man kan definere ribosomer som molekylære proteinfabrikker. På sit mest forenklede er et ribosom en type organel, der findes i cellerne i alle levende ting. Ribosomer kan begge flyde frit i cytoplasma af en celle eller kan opholde sig på overfladen af endoplasmatisk retikulum (ER). Denne del af ER refereres til grov ER.

Proteiner og nukleinsyrer omfatter ribosomer. De fleste af disse kommer fra kernen. Ribosomer er lavet af to underenheder, den ene større end den anden. I enklere livsformer som bakterier og arkebakterier er ribosomerne og deres underenheder mindre end i mere avancerede livsformer.

I disse enklere organismer omtales ribosomer som 70S ribosomer og er lavet af en 50S underenhed og en 30S underenhed. "S" henviser til sedimentationshastigheden for molekyler i en centrifuge.

I mere komplekse organismer som mennesker, planter og svampe er ribosomer større og kaldes 80S ribosomer. Disse ribosomer består af henholdsvis en 60S og en 40S underenhed. Mitokondrier besidder deres egne 70S ribosomer, hvilket antyder en gammel mulighed for, at eukaryoter indtog mitokondrier som bakterier, men alligevel holdt dem som nyttige symbiotier.

Ribosomer kan være lavet af så mange som 80 proteiner, og meget af deres masse kommer fra ribosomalt RNA (rRNA).

Det hovedfunktion af et ribosom er at opbygge proteiner. Det gør det ved at oversætte en kode givet fra en cellekerne via mRNA (messenger ribonukleinsyre). Ved hjælp af denne kode vil ribosomet støde op til aminosyrer bragt til det af tRNA (overfør ribonukleinsyre).

I sidste ende frigives dette nye polypeptid i cytoplasmaet og modificeres yderligere som et nyt, fungerende protein.

Mens det er let at generelt definere ribosomer som proteinfabrikker, hjælper det med at forstå det faktiske trin i proteinproduktion. Disse trin skal udføres effektivt og korrekt for at sikre, at der ikke opstår skader på et nyt protein.

Det første trin i proteinproduktion (aka oversættelse) Hedder indvielse. Specielle proteiner bringer mRNA til den mindre underenhed af et ribosom, hvor det kommer ind via en kløft. Derefter gøres tRNA klar og føres gennem en anden kløft. Alle disse molekyler binder sig mellem de større og mindre underenheder i ribosomet, hvilket gør et aktivt ribosom. Den større underenhed fungerer primært som en katalysator, mens den mindre underenhed fungerer som en dekoder.

Det andet trin, forlængelse, starter, når mRNA'et "læses". TRNA leverer en aminosyre, og denne proces gentages, forlænger aminosyrekæden. Aminosyrerne hentes fra cytoplasmaet; de leveres af mad.

Afslutning repræsenterer afslutningen af ​​proteinfremstillingen. Ribosomet læser et stopkodon, en sekvens af genet, der instruerer det om at fuldføre proteinbygningen. Proteiner kaldet frigivelsesfaktorproteiner hjælper ribosomet med at frigive det komplette protein i cytoplasmaet. De nyligt frigivne proteiner kan foldes eller modificeres post-translationel ændring.

Ribosomer kan arbejde i høj hastighed for at forbinde aminosyrer sammen og kan undertiden slutte 200 af dem i minuttet! Større proteiner kan tage et par timer at bygge. Proteinerne ribosomer fortsætter med at udføre vigtige funktioner i livet, der udgør muskler og andet væv. Cellen i et pattedyr kan indeholde så mange som 10 milliarder proteinmolekyler og 10 millioner ribosomer! Når ribosomer fuldender deres arbejde, adskiller deres underenheder sig og kan genbruges eller nedbrydes.

Forskere bruger deres viden om ribosomer til at fremstille nye antibiotika og andre lægemidler. For eksempel findes der nye antibiotika, der udfører et målrettet angreb på 70S ribosomer inde i bakterier. Når forskere lærer mere om ribosomer, vil der uden tvivl blive afdækket flere tilgange til nye lægemidler.

Ribosomalt DNAeller ribosomal deoxyribonukleinsyre (rDNA), er DNA'et, der koder for ribosomale proteiner, der danner ribosomer. Dette rDNA udgør en relativt lille del af humant DNA, men dets rolle er afgørende for flere processer. Det meste af det RNA, der findes i eukaryoter, kommer fra ribosomalt RNA, der blev transskriberet fra rDNA.

Denne transkription af rDNA er instateret under cellecyklussen. Selve rDNA'et kommer fra nucleolus, som er placeret inde i cellens kerne.

Produktionsniveauet for rDNA i celler varierer afhængigt af stress og næringsstoffer. Når der er sult, falder transkription af rDNA. Når der er rigelige ressourcer, ramper rDNA-produktionen op.

Ribosomalt DNA er ansvarlig for at kontrollere metabolismen af ​​celler, genekspression, respons på stress og endda aldring. Der skal være et stabilt niveau af rDNA-transkription for at undgå celledød eller tumordannelse.

Et interessant træk ved rDNA er dens store serie af gentagne gener. Der er flere rDNA-gentagelser end nødvendigt for rRNA. Selvom årsagen til dette er uklar, tror forskere, at dette kan have at gøre med behovet for forskellige hastigheder af proteinsyntese som forskellige punkter i udviklingen.

Disse gentagne rDNA-sekvenser kan føre til problemer med genomisk integritet. De er vanskelige at transskribe, replikere og reparere, hvilket igen fører til generel ustabilitet, der kan føre til sygdomme. Hver gang rDNA-transkription forekommer i en højere hastighed, er der en øget risiko for pauser i rDNA og andre fejl. Regulering af gentagne DNA er vigtig for organismen.

Ribosomalt DNA (rDNA) -problemer er blevet impliceret i en række sygdomme hos mennesker, herunder neurodegenerative lidelser og kræft. Når der er større ustabilitet af rDNA, der opstår problemer. Dette skyldes de gentagne sekvenser, der findes i rDNA, som er modtagelige for rekombinationshændelser, der giver mutationer.

Nogle sygdomme kan forekomme som følge af øget rDNA-ustabilitet (og dårlig ribosom- og proteinsyntese). Forskere har fundet ud af, at celler fra lider af Cockayne syndrom, Bloom syndrom, Werner syndrom og ataksi-telangiektasi indeholder øget rDNA ustabilitet.

DNA-gentagelsesstabilitet er også demonstreret i en række neurologiske sygdomme såsom Huntingtons sygdom, ALS (amyotrofisk lateral sklerose) og frontotemporal demens. Forskere mener, at rDNA-relateret neurodegeneration stammer fra høj rDNA-transkription, der giver rDNA-skade og dårlige rRNA-transkripter. Problemer med ribosomproduktion kan også spille en rolle.

Et nummer af solide tumorkræftformer tilfældigvis udviser omlejringer af rDNA, herunder flere gentagelsessekvenser. RDNA-kopitallene påvirker, hvordan ribosomer dannes, og derfor hvordan deres proteiner udvikler sig. Forstærket proteinproduktion af ribosomer giver en anelse om forbindelsen mellem ribosomale DNA-gentagelsessekvenser og tumorudvikling.

Håbet er den roman Kræft terapier kan foretages, der udnytter sårbarheden af ​​tumorer på grund af gentagen rDNA.

Forskere afslørede for nylig bevis for, at rDNA også spiller en rolle i aldring. Forskere fandt ud af, at når dyr bliver ældre, gennemgår deres rDNA en epigenetisk ændring kaldet methylering. Methylgrupper ændrer ikke DNA-sekvensen, men de ændrer, hvordan gener udtrykkes.

Et andet potentielt spor i aldring er reduktionen af ​​rDNA-gentagelser. Mere forskning er nødvendig for at belyse rollen som rDNA og aldring.

Da forskere lærer mere om rDNA og hvordan det kan påvirke ribosomer og proteinudvikling, er der stadig stor løfte om nye lægemidler til behandling af ikke kun aldring, men også skadelige tilstande som kræft og neurologiske lidelser.