Все живые существа нуждаются в белках для различных функций. Внутри клетки ученые определяют рибосомы как создателей этих белков. Рибосомная ДНК (рДНК), напротив, служит генетическим кодом-предшественником этих белков, а также выполняет другие функции.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Рибосомы служат белковыми фабриками внутри клеток организмов. Рибосомная ДНК (рДНК) является кодом-предшественником этих белков и выполняет другие важные функции в клетке.
Что такое рибосома?
Можно определить рибосомы как фабрики молекулярных белков. Проще говоря, рибосома - это тип органелл, обнаруженный в клетках всех живых существ. Рибосомы могут свободно плавать в цитоплазма клетки, или может находиться на поверхности эндоплазматический ретикулум (ЭР). Эта часть ER относится к грубой ER.
Белки и нуклеиновые кислоты составляют рибосомы. Большинство из них происходит из ядрышка. Рибосомы состоят из двух субъединиц, одна больше другой. У более простых форм жизни, таких как бактерии и архебактерии, рибосомы и их субъединицы меньше, чем у более продвинутых форм жизни.
В этих более простых организмах рибосомы называются рибосомами 70S и состоят из субъединицы 50S и субъединицы 30S. «S» обозначает скорость осаждения молекул в центрифуге.
У более сложных организмов, таких как люди, растения и грибы, рибосомы крупнее и называются рибосомами 80S. Эти рибосомы состоят из субъединицы 60S и 40S соответственно. Митохондрии обладают собственными рибосомами 70S, намекая на древнюю возможность, что эукариоты потребляли митохондрии как бактерии, но сохраняли их как полезных симбиотов.
Рибосомы могут состоять из 80 белков, и большая часть их массы происходит от рибосомная РНК (рРНК).
Что делают рибосомы?
В главная функция рибосомы строить белки. Он делает это, переводя код, полученный из ядра клетки, через мРНК (мессенджер рибонуклеиновая кислота). Используя этот код, рибосома будет присоединяться к аминокислотам, доставленным к ней посредством тРНК (перенос рибонуклеиновой кислоты).
В конечном итоге этот новый полипептид будет выпущен в цитоплазму и в дальнейшем будет модифицирован как новый функционирующий белок.
Три этапа производства белка
Хотя в целом рибосомы легко определить как белковые фабрики, это помогает понять, как на самом деле этапы производства белка. Эти шаги должны выполняться эффективно и правильно, чтобы не повредить новый белок.
Первый этап производства белка (он же перевод) называется инициация. Специальные белки переносят мРНК в меньшую субъединицу рибосомы, куда она входит через щель. Затем тРНК подготавливается и проходит через другую щель. Все эти молекулы прикрепляются между большей и меньшей субъединицами рибосомы, образуя активную рибосому. Подблок большего размера в основном работает как катализатор, тогда как подблок меньшего размера работает как декодер.
Второй шаг, удлинение, начинается, когда мРНК «прочитана». ТРНК обеспечивает аминокислота, и этот процесс повторяется, удлиняя цепочку аминокислот. Аминокислоты извлекаются из цитоплазмы; они снабжены пищей.
Прекращение представляет собой конец производства белка. Рибосома считывает стоп-кодон, последовательность гена, которая дает команду завершить построение белка. Белки, называемые белками факторов высвобождения, помогают рибосомам высвобождать полный белок в цитоплазму. Недавно высвобожденные белки могут сворачиваться или модифицироваться в посттрансляционная модификация.
Рибосомы могут работать с высокой скоростью, чтобы соединить аминокислоты вместе, и иногда могут соединять 200 из них в минуту! На создание более крупных белков может потребоваться несколько часов. Белки рибосомы продолжают выполнять жизненно важные функции, составляя мышцы и другие ткани. Клетка млекопитающего может содержать до 10 миллиардов белковых молекул и 10 миллионов рибосом! Когда рибосомы завершают свою работу, их субъединицы распадаются и могут быть переработаны или разрушены.
Исследователи используют свои знания о рибосомах для создания новых антибиотиков и других лекарств. Например, существуют новые антибиотики, которые целенаправленно атакуют рибосомы 70S внутри бактерий. По мере того как ученые узнают больше о рибосомах, несомненно, будут открыты новые подходы к новым лекарствам.
Что такое рибосомная ДНК?
Рибосомная ДНК, или рибосомальная дезоксирибонуклеиновая кислота (рДНК), представляет собой ДНК, которая кодирует рибосомные белки, образующие рибосомы. Эта рДНК составляет относительно небольшую часть ДНК человека, но ее роль имеет решающее значение для нескольких процессов. Большая часть РНК, обнаруженной у эукариот, происходит из рибосомной РНК, которая была транскрибирована с рДНК.
Эта транскрипция рДНК устанавливается во время клеточного цикла. Сама рДНК происходит из ядрышка, которое находится внутри ядра клетки.
Уровень продукции рДНК в клетках варьируется в зависимости от стресса и уровней питательных веществ. При голодании транскрипция рДНК снижается. Когда есть изобилие ресурсов, производство рДНК увеличивается.
Рибосомная ДНК отвечает за контроль метаболизма клеток, экспрессию генов, реакцию на стресс и даже старение. Во избежание гибели клеток или образования опухолей необходим стабильный уровень транскрипции рДНК.
Интересной особенностью рДНК является большой ряд повторяющиеся гены. Повторов рДНК больше, чем необходимо для рРНК. Хотя причина этого неясна, исследователи полагают, что это может быть связано с необходимостью разных скоростей синтеза белка на разных этапах развития.
Эти повторяющиеся последовательности рДНК могут привести к проблемам с целостностью генома. Их трудно транскрибировать, реплицировать и восстанавливать, что, в свою очередь, приводит к общей нестабильности, которая может привести к заболеваниям. Когда транскрипция рДНК происходит с большей скоростью, возрастает риск разрывов рДНК и других ошибок. Регуляция повторяющейся ДНК важна для здоровья организма.
Значение для рДНК и болезни
Проблемы с рибосомной ДНК (рДНК) связаны с рядом заболеваний у людей, включая нейродегенеративные расстройства и рак. Когда больше нестабильность рДНК, возникают проблемы. Это связано с повторяющимися последовательностями, обнаруженными в рДНК, которые чувствительны к событиям рекомбинации, приводящим к мутациям.
Некоторые заболевания могут возникать из-за повышенной нестабильности рДНК (и плохого синтеза рибосом и белка). Исследователи обнаружили, что клетки людей, страдающих синдромом Кокейна, синдромом Блума, синдромом Вернера и атаксией-телеангиэктазией, содержат повышенную нестабильность рДНК.
Нестабильность повторов ДНК также демонстрируется в ряде неврологические заболевания такие как болезнь Хантингтона, БАС (боковой амиотрофический склероз) и лобно-височная деменция. Ученые считают, что нейродегенерация, связанная с рДНК, возникает из-за высокой транскрипции рДНК, которая приводит к повреждению рДНК и плохим транскриптам рРНК. Проблемы с производством рибосом также могут сыграть свою роль.
Номер солидные раковые опухоли случайно обнаруживают перестройки рДНК, включая несколько повторяющихся последовательностей. Число копий рДНК влияет на то, как формируются рибосомы и, следовательно, как развиваются их белки. Повышенное производство белка рибосомами дает ключ к разгадке связи между последовательностями повторов рибосомной ДНК и развитием опухоли.
Надеюсь, что этот роман рак Могут быть созданы методы лечения, которые используют уязвимость опухолей из-за повторяющейся рДНК.
Рибосомная ДНК и старение
Ученые недавно обнаружили доказательства того, что рДНК также играет роль в старение. Исследователи обнаружили, что с возрастом животных их рДНК претерпевает эпигенетические изменения, называемые метилирование. Метильные группы не изменяют последовательность ДНК, но изменяют способ экспрессии генов.
Другой потенциальный ключ к старению - это уменьшение количества повторов рДНК. Для выяснения роли рДНК и старения необходимы дополнительные исследования.
По мере того как ученые узнают больше о рДНК и о том, как она может влиять на рибосомы и развитие белков, остается еще много интересного. обещают новые лекарства для лечения не только старения, но и таких пагубных состояний, как рак и неврологические заболевания. расстройства.