ความแตกต่างระหว่าง DNA ไรโบโซมและไรโบโซมคืออะไร?

สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการโปรตีนเพื่อทำหน้าที่ต่างๆ ภายในเซลล์ นักวิทยาศาสตร์กำหนดให้ไรโบโซมเป็นผู้ผลิตโปรตีนเหล่านั้น ดีเอ็นเอไรโบโซม (rDNA)ในทางตรงกันข้าม ทำหน้าที่เป็นรหัสพันธุกรรมของสารตั้งต้นสำหรับโปรตีนเหล่านั้นและทำหน้าที่อื่นๆ เช่นกัน

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ไรโบโซมทำหน้าที่เป็นโรงงานผลิตโปรตีนภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต Ribosomal DNA (rDNA) เป็นรหัสสารตั้งต้นของโปรตีนเหล่านั้น และทำหน้าที่สำคัญอื่นๆ ในเซลล์

หนึ่งสามารถกำหนด ไรโบโซม เป็นโรงงานโปรตีนโมเลกุล อย่างง่ายที่สุด ไรโบโซมเป็นออร์แกเนลล์ชนิดหนึ่งที่พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ไรโบโซมทั้งสองสามารถลอยได้อย่างอิสระใน ไซโตพลาสซึม ของเซลล์ หรือสามารถอาศัยอยู่บนพื้นผิวของ. ได้ เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER). ส่วนนี้ของ ER เรียกว่า ER แบบคร่าวๆ

โปรตีนและกรดนิวคลีอิกประกอบรวมด้วยไรโบโซม ส่วนใหญ่มาจากนิวเคลียส ไรโบโซมประกอบด้วยหน่วยย่อยสองหน่วย อันหนึ่งใหญ่กว่าอีกหน่วยหนึ่ง ในรูปแบบชีวิตที่เรียบง่ายกว่า เช่น แบคทีเรียและอาร์คีแบคทีเรีย ไรโบโซมและหน่วยย่อยของไรโบโซมจะเล็กกว่ารูปแบบชีวิตที่ก้าวหน้ากว่า

ในสิ่งมีชีวิตที่ง่ายกว่าเหล่านี้ ไรโบโซมจะเรียกว่า 70S ไรโบโซม และประกอบด้วยหน่วยย่อย 50S และหน่วยย่อย 30S “S” หมายถึงอัตราการตกตะกอนของโมเลกุลในเครื่องหมุนเหวี่ยง

ในสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น คน พืช และเชื้อรา ไรโบโซมจะมีขนาดใหญ่กว่า และถูกเรียกว่าไรโบโซม 80S ไรโบโซมเหล่านี้ประกอบด้วยหน่วยย่อย 60S และ 40S ตามลำดับ ไมโตคอนเดรีย มีไรโบโซม 70S ของตัวเอง ซึ่งบ่งบอกถึงความเป็นไปได้ในสมัยโบราณที่ยูคาริโอตบริโภคไมโตคอนเดรียเป็นแบคทีเรีย แต่ยังเก็บไว้เป็นสัญลักษณ์ที่มีประโยชน์

ไรโบโซมสามารถสร้างโปรตีนได้มากถึง 80 ชนิด และมวลของพวกมันส่วนใหญ่มาจาก ไรโบโซมอาร์เอ็นเอ (rRNA).

ดิ หน้าที่หลักของไรโบโซม คือการสร้างโปรตีน ทำได้โดยการแปลรหัสที่ได้รับจากนิวเคลียสของเซลล์ผ่านทาง mRNA (กรดไรโบนิวคลีอิกเมสเซนเจอร์). โดยใช้รหัสนี้ ไรโบโซมจะติดกับกรดอะมิโนที่นำมาโดย to tRNA (ถ่ายโอนกรดไรโบนิวคลีอิก).

ในที่สุดโพลีเปปไทด์ใหม่นี้จะถูกปล่อยสู่ไซโตพลาสซึมและถูกดัดแปลงเพิ่มเติมเป็นโปรตีนใหม่ที่ทำหน้าที่

แม้ว่าโดยทั่วไปจะนิยามไรโบโซมว่าเป็นโรงงานผลิตโปรตีนได้ง่าย แต่ก็ช่วยให้เข้าใจถึงความเป็นจริง the ขั้นตอนการผลิตโปรตีน. ขั้นตอนเหล่านี้ต้องทำอย่างมีประสิทธิภาพและถูกต้องเพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายต่อโปรตีนใหม่

ขั้นตอนแรกของการผลิตโปรตีน (aka การแปล) ถูกเรียก การเริ่มต้น. โปรตีนชนิดพิเศษนำ mRNA มาสู่หน่วยย่อยที่เล็กกว่าของไรโบโซม โดยเข้าไปทางช่องแยก จากนั้นจึงเตรียม tRNA และนำผ่านแหว่งอีกช่องหนึ่ง โมเลกุลเหล่านี้ทั้งหมดเกาะติดระหว่างหน่วยย่อยที่ใหญ่กว่าและเล็กกว่าของไรโบโซม ทำให้เกิดไรโบโซมที่ทำงานอยู่ หน่วยย่อยที่ใหญ่กว่าทำงานเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นหลัก ในขณะที่หน่วยย่อยที่เล็กกว่าทำงานเป็นตัวถอดรหัส

ขั้นตอนที่สอง การยืดตัวเริ่มต้นเมื่อ mRNA ถูก "อ่าน" tRNA ส่งมอบ an กรดอะมิโนและกระบวนการนี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ โดยทำให้สายโซ่ของกรดอะมิโนยาวขึ้น กรดอะมิโนถูกดึงมาจากไซโตพลาสซึม พวกมันถูกจัดหาโดยอาหาร

การสิ้นสุด แสดงถึงจุดสิ้นสุดของการผลิตโปรตีน ไรโบโซมอ่าน codon หยุด ซึ่งเป็นลำดับของยีนที่สั่งให้มันสร้างโปรตีนให้สมบูรณ์ โปรตีนที่เรียกว่ารีลีสแฟกเตอร์โปรตีนช่วยให้ไรโบโซมปล่อยโปรตีนที่สมบูรณ์เข้าสู่ไซโตพลาสซึม โปรตีนที่ปล่อยออกมาใหม่สามารถพับหรือปรับเปลี่ยนได้ใน ดัดแปลงหลังการแปล.

ไรโบโซมสามารถทำงานด้วยความเร็วสูงเพื่อรวมกรดอะมิโนเข้าด้วยกัน และบางครั้งสามารถรวมกันได้ 200 ตัวต่อนาที! โปรตีนขนาดใหญ่อาจใช้เวลาสร้างสองสามชั่วโมง โปรตีนไรโบโซมทำหน้าที่สำคัญต่อชีวิต สร้างกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่ออื่นๆ เซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถบรรจุโมเลกุลโปรตีนได้มากถึง 10 พันล้านโมเลกุลและไรโบโซม 10 ล้านตัว! เมื่อไรโบโซมทำงานเสร็จ หน่วยย่อยของพวกมันจะแยกออกจากกันและสามารถนำไปรีไซเคิลหรือย่อยสลายได้

นักวิจัยกำลังใช้ความรู้เกี่ยวกับไรโบโซมเพื่อผลิตยาปฏิชีวนะชนิดใหม่และยาอื่นๆ ตัวอย่างเช่น มียาปฏิชีวนะชนิดใหม่ที่ทำการโจมตีเป้าหมายบนไรโบโซม 70S ภายในแบคทีเรีย เมื่อนักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้เกี่ยวกับไรโบโซมมากขึ้น ไม่ต้องสงสัยเลยว่าแนวทางใหม่ๆ สำหรับยาใหม่ๆ จะถูกเปิดเผย

ดีเอ็นเอไรโบโซมหรือกรดไรโบโซมดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (rDNA) เป็นดีเอ็นเอที่เข้ารหัสโปรตีนไรโบโซมที่สร้างไรโบโซม rDNA นี้ประกอบขึ้นเป็น DNA ของมนุษย์ส่วนน้อย แต่บทบาทของมันมีความสำคัญต่อกระบวนการหลายอย่าง RNA ส่วนใหญ่ที่พบในยูคาริโอตมาจากไรโบโซม RNA ที่คัดลอกมาจาก rDNA

การถอดอักษรนี้ของ rDNA ถูกติดตั้งในระหว่างรอบเซลล์ rDNA นั้นมาจากนิวเคลียสซึ่งตั้งอยู่ภายในนิวเคลียสของเซลล์

ระดับการผลิต rDNA ในเซลล์แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความเครียดและระดับสารอาหาร เมื่อมีความอดอยาก การถอดรหัส rDNA จะลดลง เมื่อมีทรัพยากรมากมาย การผลิต rDNA จะเพิ่มขึ้น

Ribosomal DNA มีหน้าที่ควบคุมการเผาผลาญของเซลล์ การแสดงออกของยีน การตอบสนองต่อความเครียด และแม้กระทั่งการแก่ชรา จำเป็นต้องมีระดับการถอดรหัส rDNA ที่เสถียรเพื่อหลีกเลี่ยงการตายของเซลล์หรือการก่อตัวของเนื้องอก

คุณลักษณะที่น่าสนใจของ rDNA คือชุดใหญ่ของ ยีนซ้ำ. มี rDNA ซ้ำมากกว่าที่จำเป็นสำหรับ rRNA ในขณะที่เหตุผลนี้ไม่ชัดเจน นักวิจัยคิดว่าสิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับความต้องการอัตราการสังเคราะห์โปรตีนที่แตกต่างกันตามจุดต่างๆ ในการพัฒนา

ลำดับ rDNA ที่ทำซ้ำเหล่านี้สามารถนำไปสู่ปัญหากับความสมบูรณ์ของจีโนม ยากต่อการถอดความ ทำซ้ำ และซ่อมแซม ซึ่งจะนำไปสู่ความไม่มั่นคงโดยรวมที่อาจนำไปสู่โรคภัยไข้เจ็บ เมื่อใดก็ตามที่การถอดรหัส rDNA เกิดขึ้นในอัตราที่สูงขึ้น จะมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นสำหรับการแตกใน rDNA และข้อผิดพลาดอื่นๆ ระเบียบของ DNA ที่ซ้ำกันมีความสำคัญต่อสุขภาพของสิ่งมีชีวิต

ปัญหาเกี่ยวกับ Ribosomal DNA (rDNA) เกี่ยวข้องกับโรคหลายชนิดในมนุษย์ รวมถึงความผิดปกติของระบบประสาทและมะเร็ง เมื่อมีมากขึ้น ความไม่เสถียรของ rDNA, ปัญหาต่างๆ เกิดขึ้น นี่เป็นเพราะลำดับซ้ำที่พบใน rDNA ซึ่งอ่อนไหวต่อเหตุการณ์การรวมตัวใหม่ที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์

โรคบางชนิดอาจเกิดขึ้นจากความไม่เสถียรของ rDNA ที่เพิ่มขึ้น (และการสังเคราะห์ไรโบโซมและโปรตีนที่ไม่ดี) นักวิจัยพบว่าเซลล์จากผู้ป่วยโรคค็อกเคน, กลุ่มอาการบลูม, กลุ่มอาการแวร์เนอร์ และอะทาเซีย-เตลังจิกตาเซียมีความไม่เสถียรของ rDNA เพิ่มขึ้น

ความไม่แน่นอนของการทำซ้ำของ DNA ยังแสดงให้เห็นในจำนวน โรคทางระบบประสาท เช่น โรคฮันติงตัน, ALS (เส้นโลหิตตีบด้านข้าง amyotrophic) และภาวะสมองเสื่อมส่วนหน้า นักวิทยาศาสตร์คิดว่าการเสื่อมสภาพของระบบประสาทที่เกี่ยวข้องกับ rDNA เกิดจากการถอดรหัส rDNA ที่สูงซึ่งสร้างความเสียหายต่อ rDNA และการถอดรหัส rRNA ที่ไม่ดี ปัญหาเกี่ยวกับการผลิตไรโบโซมก็อาจมีบทบาทเช่นกัน

จำนวนของ มะเร็งเนื้องอกที่เป็นของแข็ง เกิดขึ้นเพื่อแสดงการจัดเรียงใหม่ของ rDNA รวมถึงลำดับการทำซ้ำหลายครั้ง หมายเลขสำเนา rDNA ส่งผลต่อการสร้างไรโบโซม และการพัฒนาโปรตีนของไรโบโซม การเพิ่มการผลิตโปรตีนโดยไรโบโซมช่วยให้ทราบถึงความเชื่อมโยงระหว่างลำดับการทำซ้ำของ DNA ไรโบโซมกับการพัฒนาของเนื้องอก

ความหวังคือนวนิยายเล่มนั้น โรคมะเร็ง การรักษาสามารถทำได้โดยใช้ประโยชน์จากช่องโหว่ของเนื้องอกเนื่องจาก rDNA ซ้ำๆ

นักวิทยาศาสตร์เพิ่งค้นพบหลักฐานว่า rDNA ยังมีบทบาทใน อายุมากขึ้น. นักวิจัยพบว่าเมื่อสัตว์มีอายุมากขึ้น rDNA ของพวกมันจะผ่านการเปลี่ยนแปลงทางอีพีจีเนติกที่เรียกว่า เมทิลเลชั่น. กลุ่มเมทิลไม่เปลี่ยนลำดับดีเอ็นเอ แต่จะเปลี่ยนวิธีการแสดงออกของยีน

เงื่อนงำที่เป็นไปได้อีกประการหนึ่งในการแก่ชราคือการลดลงของ rDNA ซ้ำ จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่ออธิบายบทบาทของ rDNA และอายุมากขึ้น

ขณะที่นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ rDNA และผลกระทบต่อไรโบโซมและการพัฒนาโปรตีนอย่างไร ยังคงมีอยู่มาก สัญญาสำหรับยาใหม่ที่จะรักษาไม่เพียงแค่อายุ แต่ยังรวมถึงเงื่อนไขที่เป็นอันตรายเช่นมะเร็งและระบบประสาท ความผิดปกติ