Mikä on ero ribosomin ja ribosomaalisen DNA: n välillä?

Kaikki elävät olennot vaativat proteiineja eri toimintoihin. Soluissa tutkijat määrittelevät ribosomit näiden proteiinien tekijöiksi. Ribosomaalinen DNA (rDNA)sitä vastoin toimii näiden proteiinien edeltäjän 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.

Voidaan määritellä ribosomit molekyyliproteiinitehtaina. Yksinkertaisimmillaan ribosomi on eräänlainen organelli, joka löytyy kaikkien elävien solujen soluista. Ribosomit voivat molemmat kellua vapaasti sytoplasma solun tai voi olla solun pinnalla endoplasmaattinen verkkokalvo (ER). Tätä osaa ER: stä kutsutaan karkeaksi ER: ksi.

Proteiinit ja nukleiinihapot käsittävät ribosomeja. Suurin osa näistä tulee ytimestä. Ribosomit on valmistettu kahdesta alayksiköstä, joista toinen on suurempi. Yksinkertaisemmissa elämänmuodoissa, kuten bakteereissa ja arkeebakteereissa, ribosomit ja niiden alayksiköt ovat pienempiä kuin edistyneemmissä elämänmuodoissa.

Näissä yksinkertaisemmissa organismeissa ribosomeihin viitataan 70S-ribosomeina ja ne on valmistettu 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-ribosomeina. Nämä ribosomit koostuvat vastaavasti 60S- ja 40S-alayksiköistä. Mitokondrioita omistavat omat 70S-ribosomit, vihjaten muinaiselle mahdollisuudelle, että eukaryootit kuluttivat mitokondrioita bakteereina, mutta pitivät niitä hyödyllisinä symbioteina.

Ribosomeja voidaan valmistaa jopa 80 proteiinista, ja suuri osa niiden massasta tulee ribosomaalinen RNA (rRNA).

ribosomin päätoiminto on rakentaa proteiineja. Se tekee tämän kääntämällä solun ytimestä annetun koodin mRNA (messenger-ribonukleiinihappo). Tätä koodia käyttämällä ribosomi liittyy aminohappoihin, jotka se on tuonut tRNA (ribonukleiinihapposiirto).

Viime kädessä tämä uusi polypeptidi vapautuu sytoplasmaan ja modifioidaan edelleen uutena toimivana proteiinina.

Vaikka ribosomit on yleensä helppo määritellä proteiinitehtaiksi, se auttaa ymmärtämään todellisen proteiinituotannon vaiheet. Nämä vaiheet on tehtävä tehokkaasti ja oikein, jotta uudelle proteiinille ei aiheudu vahinkoa.

Ensimmäinen vaihe proteiinituotannossa (alias käännös) kutsutaan aloittaminen. Erityiset proteiinit tuovat mRNA: n ribosomin pienempään alayksikköön, jonne se tulee halkeaman kautta. Sitten tRNA on valmis ja tuodaan toisen halkeaman läpi. Kaikki nämä molekyylit kiinnittyvät ribosomin suurempien ja pienempien alayksiköiden väliin muodostaen aktiivisen ribosomin. Suurempi alayksikkö toimii ensisijaisesti katalysaattorina, kun taas pienempi alayksikkö toimii dekooderina.

Toinen vaihe venymä, alkaa, kun mRNA on "luettu". TRNA tuottaa aminohappoja tämä prosessi toistuu ja pidentää aminohappoketjua. Aminohapot haetaan sytoplasmasta; ne toimitetaan ruoalla.

Irtisanominen edustaa proteiinivalmistuksen loppua. Ribosomi lukee lopetuskodonin, geenisekvenssin, joka kehottaa sitä täydentämään proteiinin muodostumista. Proteiinit, joita kutsutaan vapautumistekijäproteiineiksi, auttavat ribosomia vapauttamaan koko proteiinin sytoplasmaan. Äskettäin vapautuneet proteiinit voivat taittua tai modifioida translaation jälkeinen muokkaus.

Ribosomit voivat työskennellä suurella nopeudella liittääkseen aminohapot toisiinsa, ja joskus ne voivat liittyä niihin 200 minuutissa! Suurempien proteiinien rakentaminen voi kestää muutaman tunnin. Ribosomien proteiinit suorittavat elintärkeitä toimintoja, muodostavat lihakset ja muut kudokset. Nisäkkään solu voi sisältää jopa 10 miljardia proteiinimolekyyliä ja 10 miljoonaa ribosomia! Kun ribosomit tekevät työnsä loppuun, niiden alayksiköt hajoavat ja voidaan kierrättää tai hajottaa.

Tutkijat käyttävät ribosomien tuntemustaan ​​uusien antibioottien ja muiden lääkkeiden valmistamiseen. Esimerkiksi on olemassa uusia antibiootteja, jotka kohdistavat kohdennetun hyökkäyksen bakteerien sisällä oleviin 70S-ribosomeihin. Kun tutkijat oppivat lisää ribosomeista, epäilemättä paljastetaan enemmän lähestymistapoja uusille lääkkeille.

Ribosomaalinen DNAtai ribosomaalinen deoksiribonukleiinihappo (rDNA) on DNA, joka koodaa ribosomeja muodostavia ribosomaalisia proteiineja. Tämä rDNA muodostaa suhteellisen pienen osan ihmisen DNA: sta, mutta sen rooli on ratkaiseva useissa prosesseissa. Suurin osa eukaryooteista löydetystä RNA: sta tulee ribosomaalisesta RNA: sta, joka transkriptoitiin rDNA: sta.

Tämä transkriptio rDNA solusyklin aikana. Itse rDNA tulee ytimestä, joka sijaitsee solun ytimen sisällä.

RDNA: n tuotantotaso soluissa vaihtelee stressin ja ravinnetasojen mukaan. Kun nälkää on, rDNA: n transkriptio putoaa. Kun resursseja on runsaasti, rDNA-tuotanto kasvaa.

Ribosomaalinen DNA on vastuussa solujen metabolian, geenien ilmentymisen, stressivasteen ja jopa ikääntymisen säätelystä. RDNA-transkription on oltava vakaa taso solukuoleman tai kasvaimen muodostumisen välttämiseksi.

Mielenkiintoinen piirre rDNA: ssa on sen suuri sarja toistuvat geenit. RDNA-toistoja on enemmän kuin mitä rRNA: lle tarvitaan. Vaikka syy tähän on epäselvä, tutkijat ajattelevat, että tämä voi liittyä erilaisten proteiinisynteesin tarpeisiin eri kehityskohteina.

Nämä toistuvat rDNA-sekvenssit voivat johtaa genomisen eheyden ongelmiin. Niitä on vaikea kirjoittaa, kopioida ja korjata, mikä puolestaan ​​johtaa yleiseen epävakauteen, joka voi johtaa sairauksiin. Aina kun rDNA-transkriptio tapahtuu suuremmalla nopeudella, rDNA: n murtumien ja muiden virheiden riski on lisääntynyt. Toistuvan DNA: n säätely on tärkeää organismin terveydelle.

Ribosomaalisen DNA: n (rDNA) ongelmat on liitetty useisiin ihmisten sairauksiin, mukaan lukien neurodegeneratiiviset häiriöt ja syöpä. Kun on suurempi rDNA: n epävakaus, ilmenee ongelmia. Tämä johtuu rDNA: sta löydetyistä toistuvista sekvensseistä, jotka ovat alttiita mutaatioita tuottaville rekombinaatiotapahtumille.

Jotkut sairaudet voivat johtua lisääntyneestä rDNA: n epävakaudesta (ja huonosta ribosomien ja proteiinien synteesistä). Tutkijat ovat havainneet, että Cockayne-oireyhtymästä, Bloom-oireyhtymästä, Wernerin oireyhtymästä ja ataksia-telangiectasiasta kärsivien solut sisältävät lisääntynyttä rDNA-epävakautta.

DNA-toiston epästabiilisuus on osoitettu myös monissa neurologiset sairaudet kuten Huntingtonin tauti, ALS (amyotrofinen lateraaliskleroosi) ja frontotemporaalinen dementia. Tutkijoiden mielestä rDNA: han liittyvä neurodegeneraatio johtuu korkeasta rDNA-transkriptiosta, joka tuottaa rDNA-vaurioita ja huonoja rRNA-transkriptioita. Ribosomien tuotannon ongelmilla voi myös olla merkitystä.

Useita kiinteiden kasvainten syövät esiintyy rDNA: n uudelleenjärjestelyjä, mukaan lukien useita toistuvia sekvenssejä. RDNA-kopioluvut vaikuttavat ribosomien muodostumiseen ja siten niiden proteiinien kehittymiseen. Ribosomien lisääntynyt proteiinituotanto antaa vihjeen ribosomaalisten DNA-toistosekvenssien ja kasvaimen kehityksen välisestä yhteydestä.

Toivo on se romaani syöpä voidaan tehdä terapioita, joissa hyödynnetään toistuvien rDNA: iden aiheuttamaa kasvainten haavoittuvuutta.

Tutkijat paljastivat äskettäin todisteita siitä, että rDNA: lla on myös rooli ikääntyminen. Tutkijat havaitsivat, että eläinten iän myötä niiden rDNA: ssa tapahtuu epigeneettinen muutos, jota kutsutaan metylointi. Metyyliryhmät eivät muuta DNA-sekvenssiä, mutta ne muuttavat geenien ilmentymistä.

Toinen potentiaalinen vihje ikääntymisestä on rDNA-toistojen väheneminen. Lisää tutkimusta tarvitaan rDNA: n ja ikääntymisen roolin selvittämiseksi.

Kun tutkijat oppivat lisää rDNA: sta ja siitä, miten se voi vaikuttaa ribosomeihin ja proteiinien kehitykseen, se on edelleen suuri lupaus uusille lääkkeille ikääntymisen lisäksi myös vahingollisten sairauksien, kuten syövän ja neurologisten, hoitoon häiriöt.