Todos los seres vivos requieren proteínas para diversas funciones. Dentro de las células, los científicos definen a los ribosomas como los productores de esas proteínas. ADN ribosómico (ADNr), por el contrario, sirve como el código genético precursor de esas proteínas y también realiza otras funciones.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Los ribosomas sirven como fábricas de proteínas dentro de las células de los organismos. El ADN ribosómico (ADNr) es el código precursor de esas proteínas y cumple otras funciones importantes en la célula.
¿Qué es un ribosoma?
Uno puede definir ribosomas como fábricas de proteínas moleculares. En su forma más simplista, un ribosoma es un tipo de orgánulo que se encuentra en las células de todos los seres vivos. Los ribosomas pueden flotar libremente en el citoplasma de una celda, o puede residir en la superficie de la retículo endoplásmico (RE). Esta parte de la sala de emergencias se denomina sala de emergencias aproximada.
Las proteínas y los ácidos nucleicos comprenden ribosomas. La mayoría de estos provienen del nucléolo. Los ribosomas están formados por dos subunidades, una más grande que la otra. En las formas de vida más simples, como las bacterias y las arqueobacterias, los ribosomas y sus subunidades son más pequeños que en las formas de vida más avanzadas.
En estos organismos más simples, los ribosomas se denominan ribosomas 70S y están formados por una subunidad 50S y una subunidad 30S. La "S" se refiere a la velocidad de sedimentación de las moléculas en una centrífuga.
En organismos más complejos, como las personas, las plantas y los hongos, los ribosomas son más grandes y se denominan ribosomas 80S. Esos ribosomas se componen de una subunidad 60S y una subunidad 40S, respectivamente. Mitocondrias poseen sus propios ribosomas 70S, lo que insinúa una antigua posibilidad de que los eucariotas consumieran mitocondrias como bacterias, pero las mantuvieran como simbiontes útiles.
Los ribosomas pueden estar compuestos de hasta 80 proteínas, y gran parte de su masa proviene de ARN ribosómico (ARNr).
¿Qué hacen los ribosomas?
La función principal de un ribosoma es construir proteínas. Lo hace traduciendo un código dado desde el núcleo de una célula a través de ARNm (ácido ribonucleico mensajero). Usando este código, el ribosoma se unirá a los aminoácidos que le traen tRNA (transferencia de ácido ribonucleico).
En última instancia, este nuevo polipéptido se liberará en el citoplasma y se modificará aún más como una nueva proteína funcional.
Tres pasos de la producción de proteínas
Si bien es fácil definir en general los ribosomas como fábricas de proteínas, ayuda a comprender la pasos de la producción de proteínas. Estos pasos deben realizarse de manera eficiente y correcta para garantizar que no se produzcan daños en una nueva proteína.
El primer paso de la producción de proteínas (también conocido como traducción) se llama iniciación. Las proteínas especiales llevan el ARNm a la subunidad más pequeña de un ribosoma, donde ingresa a través de una hendidura. Luego, el ARNt se prepara y se lleva a través de otra hendidura. Todas estas moléculas se unen entre las subunidades más grandes y más pequeñas del ribosoma, formando un ribosoma activo. La subunidad más grande funciona principalmente como catalizador, mientras que la subunidad más pequeña funciona como decodificador.
El segundo paso, alargamiento, comienza cuando se "lee" el ARNm. El tRNA entrega un aminoácidos, y este proceso se repite, alargando la cadena de aminoácidos. Los aminoácidos se recuperan del citoplasma; son suministrados por alimentos.
Terminación representa el final de la fabricación de proteínas. El ribosoma lee un codón de parada, una secuencia del gen que le indica que complete la construcción de la proteína. Las proteínas llamadas proteínas de factor de liberación ayudan al ribosoma a liberar la proteína completa en el citoplasma. Las proteínas recién liberadas pueden plegarse o modificarse en modificación post-traduccional.
Los ribosomas pueden trabajar a alta velocidad para unir aminoácidos y, a veces, ¡pueden unir 200 de ellos por minuto! Las proteínas más grandes pueden tardar algunas horas en construirse. Las proteínas que producen los ribosomas continúan desempeñando funciones esenciales para la vida, formando músculos y otros tejidos. ¡La célula de un mamífero puede contener hasta 10 mil millones de moléculas de proteínas y 10 millones de ribosomas! Cuando los ribosomas completan su trabajo, sus subunidades se deshacen y pueden reciclarse o descomponerse.
Los investigadores están utilizando su conocimiento de los ribosomas para producir nuevos antibióticos y otros medicamentos. Por ejemplo, existen nuevos antibióticos que realizan un ataque dirigido a los ribosomas 70S dentro de las bacterias. A medida que los científicos aprendan más sobre los ribosomas, sin duda se descubrirán más enfoques para nuevos medicamentos.
¿Qué es el ADN ribosómico?
ADN ribosómico, o ácido desoxirribonucleico ribosómico (ADNr), es el ADN que codifica las proteínas ribosómicas que forman los ribosomas. Este ADNr constituye una porción relativamente pequeña del ADN humano, pero su función es crucial para varios procesos. La mayor parte del ARN que se encuentra en eucariotas proviene del ARN ribosómico que se transcribió a partir del ADNr.
Esta transcripción de ADNr se instala durante el ciclo celular. El propio ADNr proviene del nucleolo, que se encuentra dentro del núcleo de la célula.
El nivel de producción de ADNr en las células varía según el estrés y los niveles de nutrientes. Cuando hay inanición, la transcripción del ADNr desciende. Cuando hay recursos abundantes, aumenta la producción de ADNr.
El ADN ribosómico se encarga de controlar el metabolismo de las células, la expresión génica, la respuesta al estrés e incluso el envejecimiento. Es necesario que haya un nivel estable de transcripción de ADNr para evitar la muerte celular o la formación de tumores.
Una característica interesante del ADNr es su gran serie de genes repetidos. Hay más repeticiones de ADNr de las necesarias para el ARNr. Si bien la razón de esto no está clara, los investigadores creen que esto puede tener que ver con la necesidad de diferentes tasas de síntesis de proteínas en diferentes puntos del desarrollo.
Estas secuencias repetitivas de ADNr pueden provocar problemas con la integridad genómica. Son difíciles de transcribir, replicar y reparar, lo que a su vez conduce a una inestabilidad general que puede conducir a enfermedades. Siempre que la transcripción del rDNA ocurre a una tasa más alta, existe un mayor riesgo de roturas en el rDNA y otros errores. La regulación del ADN repetitivo es importante para la salud del organismo.
La importancia del rDNA y la enfermedad
Los problemas del ADN ribosómico (ADNr) se han relacionado con una serie de enfermedades en los seres humanos, incluidos los trastornos neurodegenerativos y el cáncer. Cuando hay mayor inestabilidad del ADNr, ocurren problemas. Esto se debe a las secuencias repetidas que se encuentran en el ADNr, que son susceptibles a eventos de recombinación que producen mutaciones.
Algunas enfermedades pueden deberse a una mayor inestabilidad del ADNr (y una síntesis deficiente de ribosomas y proteínas). Los investigadores han descubierto que las células de quienes padecen el síndrome de Cockayne, el síndrome de Bloom, el síndrome de Werner y la ataxia-telangiectasia contienen una mayor inestabilidad del ADNr.
La inestabilidad de la repetición del ADN también se demuestra en varios enfermedades neurologicas como la enfermedad de Huntington, la ELA (esclerosis lateral amiotrófica) y la demencia frontotemporal. Los científicos piensan que la neurodegeneración relacionada con el rDNA surge de una alta transcripción de rDNA que produce daños en el rDNA y malas transcripciones de rRNA. Los problemas con la producción de ribosomas también podrían influir.
Un numero de cánceres de tumores sólidos presentan reordenamientos del ADNr, incluidas varias secuencias repetidas. El número de copias de ADNr afecta cómo se forman los ribosomas y, por lo tanto, cómo se desarrollan sus proteínas. El aumento de la producción de proteínas por parte de los ribosomas proporciona una pista sobre la conexión entre las secuencias repetidas del ADN ribosómico y el desarrollo de tumores.
La esperanza es esa novela cáncer Se pueden realizar terapias que aprovechen la vulnerabilidad de los tumores debido al ADNr repetitivo.
ADN ribosómico y envejecimiento
Los científicos descubrieron recientemente evidencia de que el ADNr también juega un papel en envejecimiento. Los investigadores encontraron que a medida que los animales envejecen, su ADNr experimenta un cambio epigenético llamado metilación. Los grupos metilo no cambian la secuencia del ADN, pero alteran la forma en que se expresan los genes.
Otro indicio potencial del envejecimiento es la reducción de las repeticiones de ADNr. Se necesita más investigación para dilucidar el papel del ADNr y el envejecimiento.
A medida que los científicos aprenden más sobre el ADNr y cómo puede afectar el desarrollo de los ribosomas y las proteínas, quedan grandes promesa de nuevos medicamentos para tratar no solo el envejecimiento, sino también afecciones nocivas como el cáncer y las enfermedades neurológicas trastornos.