Kāda ir atšķirība starp ribosomu un ribosomu DNS?

Visām dzīvajām būtnēm nepieciešamas olbaltumvielas dažādām funkcijām. Šūnās zinātnieki definē ribosomas kā šo olbaltumvielu veidotājus. Ribosomu DNS (rDNS), turpretī, kalpo kā šo olbaltumvielu prekursors ģenētiskais kods un veic arī citas funkcijas.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Ribosomas kalpo kā olbaltumvielu rūpnīcas organismu šūnu iekšienē. Ribosomu DNS (rDNS) ir šo olbaltumvielu priekšgājējs un kalpo citas svarīgas funkcijas šūnā.

Var definēt ribosomas kā molekulāro olbaltumvielu rūpnīcas. Visvienkāršāk sakot, ribosoma ir organela veids, kas atrodams visu dzīvo būtņu šūnās. Ribosomas abas var brīvi peldēt citoplazma šūnas vai var atrasties uz šūnas endoplazmatiskais tīklojums (ER). Šī ER daļa tiek attiecināta uz aptuveno ER.

Olbaltumvielas un nukleīnskābes satur ribosomas. Lielākā daļa no tām nāk no kodola. Ribosomas ir izgatavotas no divām apakšvienībām, viena ir lielāka par otru. Vienkāršākās dzīvības formās, piemēram, baktērijās un arheebaktērijās, ribosomas un to apakšvienības ir mazākas nekā progresīvākās dzīvības formās.

Šajos vienkāršākajos organismos ribosomas tiek dēvētas par 70S ribosomām un ir izgatavotas no 50S apakšvienības un 30S apakšvienības. “S” attiecas uz molekulu sedimentācijas ātrumu centrifūgā.

Sarežģītākos organismos, piemēram, cilvēkiem, augiem un sēnēm, ribosomas ir lielākas, un tās sauc par 80S ribosomām. Šīs ribosomas veido attiecīgi 60S un 40S apakšvienība. Mitohondrija piemīt savas 70S ribosomas, norādot uz seno iespēju, ka eikarioti mitohondrijus patērēja kā baktērijas, tomēr saglabāja tos kā noderīgus simbiotus.

Ribosomas var izgatavot no 80 olbaltumvielām, un liela daļa to masas nāk no ribosomu RNS (rRNS).

The galvenā ribosomas funkcija ir veidot olbaltumvielas. Tas tiek darīts, tulkojot kodu, kas iegūts no šūnas kodola caur mRNS (kurjera ribonukleīnskābe). Izmantojot šo kodu, ribosoma pievienosies aminoskābēm, kuras tai ir atnesušas tRNS (pārnest ribonukleīnskābi).

Galu galā šis jaunais polipeptīds tiks izlaists citoplazmā un tiks tālāk modificēts kā jauns, funkcionējošs proteīns.

Lai gan ir viegli definēt ribosomas kā olbaltumvielu rūpnīcas, tas palīdz izprast faktisko olbaltumvielu ražošanas soļi. Šīs darbības jāveic efektīvi un pareizi, lai nodrošinātu, ka jaunam proteīnam netiek nodarīts kaitējums.

Pirmais olbaltumvielu ražošanas posms (aka tulkojums) tiek saukts uzsākšana. Īpaši proteīni ienes mRNS ribosomas mazākajā apakšvienībā, kur tā iekļūst caur spraugu. Tad tRNS tiek sagatavota un izvadīta caur citu plaisu. Visas šīs molekulas piestiprinās starp lielāko un mazāko ribosomas apakšvienību, padarot aktīvu ribosomu. Lielākā apakšvienība galvenokārt darbojas kā katalizators, savukārt mazākā apakšvienība darbojas kā dekoders.

Otrais solis pagarinājums, sākas, kad mRNS ir “nolasīta”. TRNS nodrošina aminoskābe, un šis process atkārtojas, pagarinot aminoskābju ķēdi. Aminoskābes tiek iegūtas no citoplazmas; tos piegādā ar pārtiku.

Izbeigšana apzīmē olbaltumvielu ražošanas beigas. Ribosoma nolasa stop kodonu - gēna sekvenci, kas tai pavada pabeigt olbaltumvielu veidošanos. Olbaltumvielas, ko sauc par atbrīvošanas faktora olbaltumvielām, palīdz ribosomai izdalīt pilnīgu olbaltumvielu citoplazmā. Nesen izdalītās olbaltumvielas var salocīt vai pārveidot pēctulkojuma modifikācija.

Ribosomas var strādāt lielā ātrumā, lai savienotu aminoskābes kopā, un dažreiz tās var pievienoties 200 no tām minūtē! Lielāku olbaltumvielu veidošanās var aizņemt dažas stundas. Ribosomu olbaltumvielas veic dzīvībai būtiskas funkcijas, veidojot muskuļus un citus audus. Zīdītāja šūnā var būt pat 10 miljardi olbaltumvielu molekulu un 10 miljoni ribosomu! Kad ribosomas pabeidz darbu, to apakšvienības sadalās un var tikt pārstrādātas vai sadalītas.

Pētnieki izmanto savas zināšanas par ribosomām, lai ražotu jaunas antibiotikas un citas zāles. Piemēram, pastāv jaunas antibiotikas, kas veic mērķtiecīgu uzbrukumu 70S ribosomām baktēriju iekšienē. Kad zinātnieki uzzina vairāk par ribosomām, bez šaubām tiks atklāta vairāk pieeju jaunām zālēm.

Ribosomu DNSvai ribosomālā dezoksiribonukleīnskābe (rDNS) ir DNS, kas kodē ribosomu olbaltumvielas, kas veido ribosomas. Šī rDNS veido salīdzinoši nelielu daļu no cilvēka DNS, taču tā loma ir izšķiroša vairākos procesos. Lielākā daļa RNS, kas atrodama eikariotos, nāk no ribosomu RNS, kas tika pārrakstīta no rDNS.

Šī transkripcija rDNS tiek ievadīts šūnu cikla laikā. Pati rDNS nāk no kodola, kas atrodas šūnas kodola iekšpusē.

RDNS ražošanas līmenis šūnās mainās atkarībā no stresa un barības vielu līmeņa. Bada laikā rDNS transkripcija samazinās. Ja resursu ir daudz, rDNS ražošana palielinās.

Ribosomu DNS ir atbildīgs par šūnu metabolisma, gēnu ekspresijas, reakcijas uz stresu un pat novecošanas kontroli. Lai izvairītos no šūnu nāves vai audzēja veidošanās, jābūt stabilam rDNS transkripcijas līmenim.

Interesanta rDNS iezīme ir tā lielā virkne atkārtoti gēni. Ir vairāk rDNS atkārtojumu, nekā nepieciešams rRNS. Kaut arī iemesls tam nav skaidrs, pētnieki domā, ka tas var būt saistīts ar nepieciešamību pēc dažādiem olbaltumvielu sintēzes ātrumiem kā dažādiem attīstības punktiem.

Šīs atkārtotās rDNS sekvences var izraisīt problēmas ar genoma integritāti. Tos ir grūti pārrakstīt, atkārtot un labot, kas savukārt noved pie vispārējas nestabilitātes, kas var izraisīt slimības. Ikreiz, kad rDNS transkripcija notiek augstākā ātrumā, pastāv lielāks risks, ka rDNS pārtrūkst un rodas citas kļūdas. Atkārtotas DNS regulēšana ir svarīga organisma veselībai.

Ribosomu DNS (rDNS) problēmas ir saistītas ar vairākām cilvēku slimībām, tostarp neirodeģeneratīviem traucējumiem un vēzi. Kad ir lielāks rDNS nestabilitāte, rodas problēmas. Tas ir saistīts ar atkārtotām secībām, kas atrodamas rDNS, kas ir uzņēmīgas pret rekombinācijas notikumiem, kas rada mutācijas.

Dažas slimības var rasties no paaugstinātas rDNS nestabilitātes (un sliktas ribosomu un olbaltumvielu sintēzes). Pētnieki ir atklājuši, ka šūnās, kas cieš no Kokeina sindroma, Blūma sindroma, Vernera sindroma un ataksijas-teleangiektazijas, ir palielināta rDNS nestabilitāte.

DNS atkārtojuma nestabilitāte ir parādīta arī vairākos gadījumos neiroloģiskas slimības piemēram, Hantingtona slimība, ALS (amiotrofiskā laterālā skleroze) un frontotemporālā demence. Zinātnieki domā, ka ar rDNS saistīta neirodeģenerācija rodas no augstas rDNS transkripcijas, kas rada rDNS bojājumus un sliktus rRNS transkriptus. Svarīga loma varētu būt arī problēmām ar ribosomu ražošanu.

Skaits cieto audzēju vēži notiek rDNS pārkārtošanās, ieskaitot vairākas atkārtotas sekvences. RDNS kopiju skaitļi ietekmē ribosomu veidošanos un līdz ar to arī to olbaltumvielu attīstību. Paaugstināta proteīnu ražošana, ko veic ribosomas, sniedz norādi par saikni starp ribosomu DNS atkārtotu sekvenci un audzēja attīstību.

Cerība ir šī romāna vēzis var veikt terapijas, kas izmanto audzēju neaizsargātību atkārtotas rDNS dēļ.

Zinātnieki nesen atklāja pierādījumus, ka arī rDNS ir nozīme novecošanās. Pētnieki atklāja, ka, dzīvniekiem novecojot, viņu rDNS notiek epigenētiskas izmaiņas, ko sauc metilēšana. Metilgrupas nemaina DNS secību, bet tās maina gēnu ekspresiju.

Vēl viena potenciālā novecošanās iezīme ir rDNS atkārtojumu samazināšanās. Lai noskaidrotu rDNS un novecošanas lomu, ir vajadzīgi vairāk pētījumu.

Kad zinātnieki uzzina vairāk par rDNS un to, kā tas var ietekmēt ribosomas un olbaltumvielu attīstību, tas joprojām ir lieliski solījums par jaunām zālēm, lai ārstētu ne tikai novecošanos, bet arī kaitīgus apstākļus, piemēram, vēzi un neiroloģiskus traucējumi.