Mis vahe on ribosoomi ja ribosomaalse DNA vahel?

Kõik elusolendid vajavad valke erinevate funktsioonide jaoks. Rakkudes määravad teadlased ribosoomid nende valkude tekitajatena. Ribosomaalne DNA (rDNA), vastupidi, on nende valkude eelkäija geneetiline kood ja täidab ka muid funktsioone.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Ribosoomid toimivad organismide rakkudes valguvabrikuna. Ribosomaalne DNA (rDNA) on nende valkude eelkood ja täidab rakus muid olulisi funktsioone.

Mis on ribosoom?

Võib määratleda ribosoomid molekulaarsete valguvabrikutena. Kõige lihtsamalt öeldes on ribosoom teatud tüüpi organell, mida leidub kõigi elusolendite rakkudes. Ribosoomid võivad mõlemad vabalt hõljuda tsütoplasma raku või võib asuda raku pinnal endoplasmaatiline retikulum (ER). Seda osa ER-st nimetatakse karedaks ER-ks.

Valgud ja nukleiinhapped sisaldavad ribosoome. Enamik neist pärineb tuumast. Ribosoomid on valmistatud kahest alaühikust, millest üks on suurem kui teine. Lihtsamates eluvormides nagu bakterid ja arheebakterid on ribosoomid ja nende allüksused väiksemad kui arenenumates eluvormides.

Nendes lihtsamates organismides nimetatakse ribosoome 70S ribosoomideks ja need on valmistatud 50S ja 30S alaühikutest. “S” tähistab molekulide settimise määra tsentrifuugis.

Keerukamates organismides, nagu inimesed, taimed ja seened, on ribosoomid suuremad ja neid nimetatakse 80S ribosoomideks. Need ribosoomid koosnevad vastavalt 60S ja 40S alaühikust. Mitokondrid omavad oma 70S ribosoome, viidates iidsele võimalusele, et eukarüoodid tarbisid mitokondreid bakteritena, kuid hoidsid neid siiski kasulike sümbiootidena.

Ribosoome saab valmistada koguni 80 valgust ja suur osa nende massist pärineb ribosomaalne RNA (rRNA).

Mida teevad ribosoomid?

The ribosoomi peamine funktsioon on ehitada valke. Ta teeb seda raku tuumast antud koodi tõlkimisega mRNA (messenger ribonukleiinhape). Seda koodi kasutades piirneb ribosoom aminohapetega, mille ta on toonud tRNA (ribonukleiinhappe ülekandmine).

Lõppkokkuvõttes vabaneb see uus polüpeptiid tsütoplasmasse ja modifitseeritakse veelgi uue toimiva valguna.

Valgu tootmise kolm etappi

Kuigi ribosoome on valgutehastena üldiselt lihtne määratleda, aitab see tegelikust aru saada valgu tootmise etapid. Need sammud tuleb teha tõhusalt ja korrektselt, et vältida uue valgu kahjustumist.

Valgu tootmise esimene samm (aka tõlge) kutsutakse algatus. Spetsiaalsed valgud toovad mRNA ribosoomi väiksemale alamühikule, kuhu see siseneb pilu kaudu. Seejärel valmistatakse tRNA ette ja viiakse läbi teise pilu. Kõik need molekulid kinnituvad ribosoomi suuremate ja väiksemate alaühikute vahele, moodustades aktiivse ribosoomi. Suurem allüksus töötab peamiselt katalüsaatorina, väiksem osa aga dekoodrina.

Teine samm pikeneminealgab siis, kui mRNA on "loetud". TRNA annab aminohappeja see protsess kordub, pikendades aminohapete ahelat. Aminohapped leitakse tsütoplasmast; neid varustab toit.

Lõpetamine tähistab valgu tootmise lõppu. Ribosoom loeb stoppkoodonit, geeni järjestust, mis käsib tal valgu ehitamine lõpule viia. Valgud, mida nimetatakse vabastamisteguri valkudeks, aitavad ribosoomil kogu valku vabastada tsütoplasmas. Äsja vabanenud valgud võivad sisse klappida või modifitseeruda tõlkimisjärgne modifitseerimine.

Ribosoomid võivad aminohapete ühendamiseks töötada suurel kiirusel ja mõnikord võivad need liituda 200 minutiga minutis! Suuremate valkude ehitamine võib võtta paar tundi. Ribosoomide valgud täidavad elu jaoks olulisi funktsioone, moodustades lihaseid ja muid kudesid. Imetaja rakk võib sisaldada kuni 10 miljardit valgu molekuli ja 10 miljonit ribosoomi! Kui ribosoomid on oma töö lõpetanud, lagunevad nende allüksused ja neid saab ringlusse võtta või lagundada.

Teadlased kasutavad teadmisi ribosoomide kohta uute antibiootikumide ja muude ravimite valmistamiseks. Näiteks on olemas uued antibiootikumid, mis viivad bakterite sees oleva 70S ribosoomide vastu suunatud rünnaku. Kui teadlased ribosoomide kohta rohkem teada saavad, avastatakse kahtlemata rohkem lähenemisviise uutele ravimitele.

Mis on ribosomaalne DNA?

Ribosomaalne DNAvõi ribosomaalne deoksüribonukleiinhape (rDNA) on DNA, mis kodeerib ribosoome moodustavaid ribosomaalseid valke. See rDNA moodustab suhteliselt väikese osa inimese DNA-st, kuid selle roll on mitmete protsesside jaoks ülioluline. Suurem osa eukarüootides leitud RNA-st pärineb ribosomaalsest RNA-st, mis transkribeeriti rDNA-st.

See transkriptsioon rDNA rakutsükli ajal. RDNA ise pärineb tuumast, mis asub raku tuumas.

RDNA tootmise tase rakkudes varieerub sõltuvalt stressist ja toitainete tasemest. Nälja korral langeb rDNA transkriptsioon. Kui ressursse on rohkesti, rDNA tootmine kiireneb.

Ribosomaalne DNA vastutab rakkude ainevahetuse, geeniekspressiooni, stressile reageerimise ja isegi vananemise eest. Rakusurma või kasvaja tekke vältimiseks peab rDNA transkriptsioon olema stabiilne.

RDNA huvitav omadus on selle suur seeria korduvad geenid. RDNA kordusi on rohkem, kui rRNA jaoks vaja on. Kuigi selle põhjus on ebaselge, võivad teadlased arvata, et see võib olla seotud vajadusega erineva valgusünteesi kiiruse kui erinevate arengupunktide järele.

Need korduvad rDNA järjestused võivad põhjustada probleeme genoomse terviklikkusega. Neid on raske ümber kirjutada, paljundada ja parandada, mis omakorda viib üldise ebastabiilsuseni, mis võib põhjustada haigusi. Alati, kui rDNA transkriptsioon toimub suurema kiirusega, on suurem risk rDNA purunemiste ja muude vigade tekkeks. Korduva DNA reguleerimine on organismi tervise jaoks oluline.

RDNA ja haiguse tähtsus

Ribosomaalse DNA (rDNA) probleeme on seostatud paljude inimeste haigustega, sealhulgas neurodegeneratiivsete häirete ja vähiga. Kui on suurem rDNA ebastabiilsus, tekivad probleemid. Selle põhjuseks on rDNA-s leitud korduvad järjestused, mis on vastuvõtlikud mutatsiooni andvatele rekombinatsiooni sündmustele.

Mõned haigused võivad ilmneda rDNA suurenenud ebastabiilsuse (ja halva ribosoomide ja valkude sünteesi) tõttu. Teadlased on leidnud, et Cockayne'i sündroomi, Bloomi sündroomi, Werneri sündroomi ja ataksia-telangiektaasia põdevatel rakkudel on suurenenud rDNA ebastabiilsus.

DNA korduv ebastabiilsus on näidatud ka paljudes neuroloogilised haigused nagu Huntingtoni tõbi, ALS (amüotroofiline lateraalskleroos) ja frontotemporaalne dementsus. Teadlased arvavad, et rDNA-ga seotud neurodegeneratsioon tuleneb suurest rDNA transkriptsioonist, mis annab rDNA kahjustusi ja halbu rRNA transkripte. Oma osa võivad olla ka probleemid ribosoomide tootmisega.

Mitmed tahke kasvaja vähk võivad juhtuda rDNA ümberkorraldused, sealhulgas mitu kordusjärjestust. RDNA koopiate arv mõjutab ribosoomide moodustumist ja seega ka nende valkude arengut. Ribosoomide kiirendatud valgu tootmine annab aimu ribosomaalse DNA kordusjärjestuste ja kasvaja arengu seosest.

Lootus on see romaan vähk saab teha ravimeetodeid, mis kasutavad ära kasvajate haavatavust korduva rDNA tõttu.

Ribosomaalne DNA ja vananemine

Teadlased leidsid hiljuti tõendeid selle kohta, et ka rDNA mängib selles rolli vananemine. Teadlased leidsid, et loomade vananedes läbib nende rDNA epigeneetilise muutuse, mida nimetatakse metüülimine. Metüülrühmad ei muuda DNA järjestust, küll aga geenide ekspressiooni.

Teine potentsiaalne vananemise vihje on rDNA korduste vähenemine. RDNA ja vananemise rolli selgitamiseks on vaja rohkem uuringuid.

Kui teadlased saavad rohkem teada rDNA kohta ja selle kohta, kuidas see võib mõjutada ribosoome ja valkude arengut, on see endiselt suurepärane lubadus uutele ravimitele mitte ainult vananemise, vaid ka kahjulike seisundite, nagu vähk ja neuroloogilised, raviks häired.

  • Jaga
instagram viewer