Toate ființele vii necesită proteine pentru diferite funcții. În cadrul celulelor, oamenii de știință definesc ribozomii ca factorii de decizie ai acestor proteine. ADN ribozomal (ADNr)în schimb, servește drept cod genetic precursor pentru acele proteine și îndeplinește și alte funcții.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Ribozomii servesc ca fabrici de proteine în interiorul celulelor organismelor. ADN-ul ribozomal (ADNr) este codul precursor al proteinelor respective și îndeplinește alte funcții importante în celulă.
Ce este un ribozom?
Se poate defini ribozomi ca fabrici de proteine moleculare. Cel mai simplist, un ribozom este un tip de organet care se găsește în celulele tuturor ființelor vii. Ribozomii pot pluti amândoi liber în citoplasma unei celule sau poate locui pe suprafața reticul endoplasmatic (ER). Această parte a ER este denumită ER brută.
Proteinele și acizii nucleici cuprind ribozomi. Cele mai multe dintre acestea provin din nucleol. Ribozomii sunt compuși din două subunități, una mai mare decât cealaltă. În forme de viață mai simple, cum ar fi bacteriile și arheobacteriile, ribozomii și subunitățile lor sunt mai mici decât în formele de viață mai avansate.
În aceste organisme mai simple, ribozomii sunt denumiți ribozomi 70S și sunt compuși dintr-o subunitate 50S și o subunitate 30S. „S” se referă la viteza de sedimentare a moleculelor dintr-o centrifugă.
În organismele mai complexe, cum ar fi oamenii, plantele și ciupercile, ribozomii sunt mai mari și sunt denumiți ribozomi 80S. Acești ribozomi sunt compuși dintr-o subunitate 60S și, respectiv, 40S. Mitocondriile posedă propriile ribozomi 70S, sugerând o posibilitate străveche ca eucariotele să consume mitocondriile ca bacterii, dar le-au păstrat ca simbiote utile.
Ribozomii pot fi compuși din 80 de proteine și o mare parte din masa lor provine ARN ribozomal (ARNr).
Ce fac ribozomii?
funcția principală a unui ribozom este de a construi proteine. Face acest lucru prin traducerea unui cod dat din nucleul unei celule prin ARNm (acid ribonucleic mesager). Folosind acest cod, ribozomul se va alătura aminoacizilor aduși de el ARNt (acid ribonucleic de transfer).
În cele din urmă, această nouă polipeptidă va fi eliberată în citoplasmă și va fi modificată în continuare ca o nouă proteină funcțională.
Trei etape ale producției de proteine
Deși este ușor să definiți în general ribozomii ca fabrici de proteine, ajută la înțelegerea realității etapele producției de proteine. Acești pași trebuie să fie efectuați în mod eficient și corect pentru a se asigura că nu apar daune unei proteine noi.
Primul pas al producției de proteine (aka traducere) se numește iniţiere. Proteinele speciale aduc ARNm la subunitatea mai mică a unui ribozom, unde intră printr-o fisură. Apoi, ARNt este pregătit și adus printr-o altă fisură. Toate aceste molecule se atașează între subunitățile mai mari și mai mici ale ribozomului, făcând un ribozom activ. Subunitatea mai mare funcționează în primul rând ca un catalizator, în timp ce subunitatea mai mică funcționează ca un decodor.
Al doilea pas, elongaţie, începe când ARNm este „citit”. ARNt furnizează un amino acid, iar acest proces se repetă, alungind lanțul de aminoacizi. Aminoacizii sunt preluați din citoplasmă; sunt furnizate de alimente.
Rezilierea reprezintă sfârșitul fabricării proteinelor. Ribozomul citește un codon stop, o secvență a genei care îi instruiește să finalizeze construcția de proteine. Proteinele numite proteine cu factor de eliberare ajută ribozomul să elibereze proteina completă în citoplasmă. Proteinele nou eliberate se pot plia sau pot fi modificate modificare post-traductivă.
Ribozomii pot lucra la viteză mare pentru a uni aminoacizii și uneori pot uni 200 dintre ei pe minut! Proteinele mai mari pot dura câteva ore pentru a se construi. Proteinele ribozomi continuă să îndeplinească funcții esențiale pentru viață, formând mușchii și alte țesuturi. Celula unui mamifer poate conține până la 10 miliarde de molecule de proteine și 10 milioane de ribozomi! Când ribozomii își finalizează activitatea, subunitățile lor se despart și pot fi reciclate sau descompuse.
Cercetătorii își folosesc cunoștințele despre ribozomi pentru a produce noi antibiotice și alte medicamente. De exemplu, există noi antibiotice care efectuează un atac țintit asupra ribozomilor 70S din bacterii. Pe măsură ce oamenii de știință vor afla mai multe despre ribozomi, vor fi descoperite fără îndoială mai multe abordări ale medicamentelor noi.
Ce este ADN-ul ribozomal?
ADN ribozomal, sau acidul dezoxiribonucleic ribozomal (ADNr), este ADN-ul care codifică proteinele ribozomale care formează ribozomi. Acest ADNc reprezintă o porțiune relativ mică a ADN-ului uman, dar rolul său este crucial pentru mai multe procese. Majoritatea ARN-ului găsit în eucariote provine din ARN ribozomal care a fost transcris din ADNr.
Această transcriere a ADNr este instalat în timpul ciclului celular. ADN-ul în sine provine din nucleol, care se află în interiorul nucleului celulei.
Nivelul producției de ADNc în celule variază în funcție de stres și de nivelurile de nutrienți. Când există foamete, transcrierea ADNr scade. Când există resurse abundente, producția de ADNr crește.
ADN-ul ribozomal este responsabil pentru controlul metabolismului celulelor, exprimarea genelor, răspunsul la stres și chiar îmbătrânirea. Trebuie să existe un nivel stabil de transcripție a ADNr pentru a evita moartea celulară sau formarea tumorii.
O caracteristică interesantă a ADNr este seria sa largă de gene repetate. Există mai multe repetări ale ADNr decât este necesar pentru ARNr. Deși motivul pentru acest lucru este neclar, cercetătorii cred că acest lucru ar putea avea legătură cu necesitatea unor rate diferite de sinteză a proteinelor ca puncte diferite în dezvoltare.
Aceste secvențe repetate de ADNr pot duce la probleme cu integritatea genomică. Acestea sunt greu de transcris, reprodus și reparat, ceea ce duce la o instabilitate generală care poate duce la boli. Ori de câte ori transcrierea ADNr are loc la o rată mai mare, există un risc crescut de rupere a ADNr și alte erori. Reglarea ADN-ului repetitiv este importantă pentru sănătatea organismului.
Semnificația pentru ADNr și boală
Problemele ADN-ului ribozomal (ADNr) au fost implicate într-o serie de boli la om, inclusiv tulburări neurodegenerative și cancer. Când este mai mare instabilitatea ADNr, apar probleme. Acest lucru se datorează secvențelor repetate găsite în ADNr, care sunt susceptibile la evenimente de recombinare care produc mutații.
Unele boli pot apărea din cauza instabilității crescute a ADNr (și a sintezei reduse a ribozomilor și a proteinelor). Cercetătorii au descoperit că celulele care suferă de sindromul Cockayne, sindromul Bloom, sindromul Werner și ataxia-telangiectazie conțin o instabilitate crescută a ADNr.
Instabilitatea repetării ADN-ului este, de asemenea, demonstrată într-un număr de boli neurologice precum boala Huntington, SLA (scleroza laterală amiotrofică) și demența frontotemporală. Oamenii de știință cred că neurodegenerarea legată de ADNr apare din transcrierea ridicată a ADNr-ului care produce daune ale ADNr și transcrieri slabe ale ARNr. Problemele cu producția de ribozomi ar putea juca, de asemenea, un rol.
Un numar de cancerele tumorale solide se întâmplă să prezinte rearanjări ale ADNr, inclusiv mai multe secvențe repetate. Numerele copiilor ADNr afectează modul în care se formează ribozomii și, prin urmare, modul în care se dezvoltă proteinele lor. Creșterea producției de proteine de către ribozomi oferă un indiciu pentru legătura dintre secvențele repetate de ADN ribozomal și dezvoltarea tumorii.
Speranța este acel roman cancer se pot face terapii care exploatează vulnerabilitatea tumorilor din cauza ADNr repetitiv.
ADN ribozomal și îmbătrânire
Oamenii de știință au descoperit recent dovezi că ADNr joacă, de asemenea, un rol îmbătrânire. Cercetătorii au descoperit că odată cu îmbătrânirea animalelor, ADNr-ul lor suferă o schimbare epigenetică numită metilare. Grupările metilice nu modifică secvența ADN, dar modifică modul în care sunt exprimate genele.
Un alt indiciu potențial în îmbătrânire este reducerea repetărilor ADNr. Sunt necesare mai multe cercetări pentru a elucida rolul ADNr și al îmbătrânirii.
Pe măsură ce oamenii de știință învață mai multe despre ADNr și cum poate afecta ribozomii și dezvoltarea proteinelor, rămâne mare promisiune pentru noi medicamente care să trateze nu numai îmbătrânirea, ci și afecțiunile dăunătoare, cum ar fi cancerul și neurologice tulburări.