Vad är skillnaden mellan ribosom och ribosomalt DNA?

Alla levande saker kräver proteiner för olika funktioner. Inom celler definierar forskare ribosomer som tillverkarna av dessa proteiner. Ribosomalt DNA (rDNA)däremot tjänar som föregångargenetisk kod för dessa proteiner och utför också andra funktioner.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Ribosomer fungerar som proteinfabriker inuti organismernas celler. Ribosomalt DNA (rDNA) är föregångarkoden för dessa proteiner och tjänar andra viktiga funktioner i cellen.

Man kan definiera ribosomer som molekylära proteinfabriker. När det är mest förenklat är en ribosom en typ av organell som finns i cellerna i alla levande saker. Ribosomer kan båda flyta fritt i cytoplasma av en cell, eller kan ligga på ytan av endoplasmatisk retikulum (ER). Denna del av ER refereras till grov ER.

Proteiner och nukleinsyror innefattar ribosomer. De flesta av dessa kommer från kärnan. Ribosomer är gjorda av två underenheter, en större än den andra. I enklare livsformer som bakterier och arkebakterier är ribosomerna och deras underenheter mindre än i mer avancerade livsformer.

I dessa enklare organismer kallas ribosomerna 70S-ribosomer och är gjorda av en 50S-underenhet och en 30S-underenhet. "S" avser sedimentationshastigheten för molekyler i en centrifug.

I mer komplexa organismer som människor, växter och svampar är ribosomer större och kallas 80S ribosomer. Dessa ribosomer består av en 60S respektive en 40S underenhet. Mitokondrier innehar sina egna 70S-ribosomer, vilket antydde en forntida möjlighet att eukaryoter konsumerade mitokondrier som bakterier, men ändå behöll dem som användbara symbiotier.

Ribosomer kan göras av så många som 80 proteiner, och mycket av deras massa kommer från ribosomalt RNA (rRNA).

De huvudfunktion för en ribosom är att bygga proteiner. Det gör det genom att översätta en kod från en cellkärna via mRNA (budbärarribonukleinsyra). Med hjälp av denna kod kommer ribosomen att angränsa till aminosyror som förts till den av tRNA (överför ribonukleinsyra).

I slutändan kommer denna nya polypeptid att släppas ut i cytoplasman och modifieras ytterligare som ett nytt, fungerande protein.

Även om det är lätt att generellt definiera ribosomer som proteinfabriker, hjälper det att förstå det verkliga steg av proteinproduktion. Dessa steg måste göras effektivt och korrekt för att säkerställa att ingen skada uppstår på ett nytt protein.

Det första steget i proteinproduktion (aka översättning) kallas initiering. Speciella proteiner tar mRNA till den mindre underenheten i en ribosom, där den kommer in via en klyfta. Därefter görs tRNA klar och förs genom en annan klyfta. Alla dessa molekyler fäster mellan de större och mindre subenheterna i ribosomen, vilket gör en aktiv ribosom. Den större underenheten fungerar främst som en katalysator, medan den mindre underenheten fungerar som en avkodare.

Det andra steget, förlängning, börjar när mRNA "läses". TRNA levererar en aminosyraoch denna process upprepas, förlänga kedjan av aminosyror. Aminosyrorna hämtas från cytoplasman; de levereras av mat.

Uppsägning representerar slutet av proteintillverkningen. Ribosomen läser ett stoppkodon, en sekvens av genen som instruerar den att slutföra proteinbyggandet. Proteiner som kallas frisättningsfaktorproteiner hjälper ribosomen att släppa hela proteinet i cytoplasman. De nyligen släppta proteinerna kan vikas eller modifieras modifiering efter translation.

Ribosomer kan arbeta i hög hastighet för att sammanfoga aminosyror och kan ibland gå med 200 av dem per minut! Större proteiner kan ta några timmar att bygga. Proteinerna ribosomer fortsätter att utföra viktiga funktioner för livet, som utgör muskler och andra vävnader. Cellen hos ett däggdjur kan innehålla så många som 10 miljarder proteinmolekyler och 10 miljoner ribosomer! När ribosomer slutför sitt arbete, kommer deras underenheter isär och kan återvinnas eller brytas ner.

Forskare använder sin kunskap om ribosomer för att tillverka nya antibiotika och andra läkemedel. Det finns till exempel nya antibiotika som utför en riktad attack på 70S-ribosomerna inuti bakterier. När forskare lär sig mer om ribosomer kommer fler metoder för nya läkemedel utan tvekan att avslöjas.

Ribosomalt DNAeller ribosomal deoxiribonukleinsyra (rDNA), är DNA: t som kodar ribosomala proteiner som bildar ribosomer. Detta rDNA utgör en relativt liten del av humant DNA, men dess roll är avgörande för flera processer. Det mesta av RNA som finns i eukaryoter kommer från ribosomalt RNA som transkriberades från rDNA.

Denna transkription av rDNA införs under cellcykeln. Själva rDNA kommer från kärnan, som är belägen inuti cellens kärna.

Produktionsnivån för rDNA i celler varierar beroende på stress och näringsnivåer. När det finns svält sjunker transkription av rDNA. När det finns rikliga resurser ramper produktionen av rDNA upp.

Ribosomalt DNA är ansvarigt för att kontrollera metabolismen av celler, genuttryck, respons på stress och till och med åldrande. Det måste finnas en stabil nivå av rDNA-transkription för att undvika celldöd eller tumörbildning.

En intressant egenskap hos rDNA är dess stora serie upprepade gener. Det finns fler rDNA-upprepningar än vad som behövs för rRNA. Även om orsaken till detta är oklar, tror forskare att detta kan ha att göra med behovet av olika hastigheter för proteinsyntes som olika utvecklingspunkter.

Dessa repetitiva rDNA-sekvenser kan leda till problem med genomisk integritet. De är svåra att transkribera, replikera och reparera, vilket i sin tur leder till övergripande instabilitet som kan leda till sjukdomar. När rDNA-transkription sker i högre takt finns det en ökad risk för brott i rDNA och andra fel. Reglering av repetitivt DNA är viktigt för organismen.

Ribosomalt DNA (rDNA) -problem har varit inblandade i ett antal sjukdomar hos människor, inklusive neurodegenerativa störningar och cancer. När det finns större instabilitet hos rDNA, uppstår problem. Detta beror på de upprepade sekvenserna som finns i rDNA, som är känsliga för rekombinationshändelser som ger mutationer.

Vissa sjukdomar kan uppstå från ökad rDNA-instabilitet (och dålig ribosom- och proteinsyntes). Forskare har funnit att celler från drabbade av Cockayne syndrom, Bloom syndrom, Werner syndrom och ataxia-telangiectasia innehåller ökad rDNA instabilitet.

DNA-upprepningsinstabilitet visas också i ett antal neurologiska sjukdomar såsom Huntingtons sjukdom, ALS (amyotrof lateral skleros) och frontotemporal demens. Forskare tror att rDNA-relaterad neurodegeneration härrör från hög rDNA-transkription som ger rDNA-skada och dåliga rRNA-transkriptioner. Problem med ribosomproduktion kan också spela en roll.

Ett antal solida tumörcancer råkar uppvisa omarrangemang av rDNA, inklusive flera upprepade sekvenser. Antalet rDNA-kopior påverkar hur ribosomer bildas och därför hur deras proteiner utvecklas. Förstärkt proteinproduktion av ribosomer ger en ledtråd till sambandet mellan ribosomala DNA-upprepningssekvenser och tumörutveckling.

Förhoppningen är den romanen cancer terapier kan göras som utnyttjar sårbarheten hos tumörer på grund av upprepad rDNA.

Forskare avslöjade nyligen bevis som rDNA också spelar en roll i åldrande. Forskare fann att när djuren åldras genomgår deras rDNA en epigenetisk förändring som kallas metylering. Metylgrupper ändrar inte DNA-sekvensen, men de förändrar hur gener uttrycks.

En annan potentiell ledtråd i åldrande är minskningen av rDNA-upprepningar. Mer forskning behövs för att klargöra rollen för rDNA och åldrande.

När forskare lär sig mer om rDNA och hur det kan påverka ribosomer och proteinutveckling, är det fortfarande bra lovar nya läkemedel för att behandla inte bara åldrande utan också skadliga tillstånd som cancer och neurologiska störningar.