Все живе потребує білків для різних функцій. У клітинах вчені визначають рибосоми як виробників цих білків. Рибосомна ДНК (рДНК)навпаки, служить попередником генетичного коду для цих білків і виконує також інші функції.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Рибосоми служать фабриками білка всередині клітин організмів. Рибосомна ДНК (рДНК) є попередником цих білків і виконує інші важливі функції в клітині.
Що таке рибосома?
Можна визначити рибосоми як фабрики молекулярних білків. У найпростішому вигляді рибосома - це тип органел, що знаходиться в клітинах всього живого. Рибосоми можуть вільно плавати в цитоплазма клітини, або може мешкати на поверхні ендоплазматичний ретикулум (ER). Ця частина ER відноситься до грубої ER.
Білки та нуклеїнові кислоти містять рибосоми. Більшість із них походять з ядерця. Рибосоми складаються з двох субодиниць, одна більша за іншу. У більш простих формах життя, таких як бактерії та архебактерії, рибосоми та їх субодиниці менші, ніж у більш розвинених формах життя.
У цих простих організмах рибосоми називаються рибосомами 70S і складаються з субодиниці 50S та субодиниці 30S. “S” означає швидкість осідання молекул у центрифузі.
У більш складних організмах, таких як люди, рослини та гриби, рибосоми більші і називаються 80S рибосомами. Ці рибосоми складаються з субодиниці 60S та 40S відповідно. Мітохондрії володіє власними рибосомами 70S, натякаючи на давню можливість того, що еукаріоти споживали мітохондрії як бактерії, але зберігали їх як корисних симбіотів.
Рибосоми можуть бути виготовлені з цілих 80 білків, і значна частина їх маси походить рибосомна РНК (рРНК).
Що роблять рибосоми?
головна функція рибосоми полягає у побудові білків. Це робиться шляхом перекладу коду, наданого з ядра клітини через мРНК (рибонуклеїнова кислота). Використовуючи цей код, рибосома прилягатиме до амінокислот, які їй приносять тРНК (перенесення рибонуклеїнової кислоти).
Врешті-решт цей новий поліпептид буде вивільнений у цитоплазму і подальшим чином модифікований як новий функціонуючий білок.
Три етапи виробництва білка
Хоча загалом визначити рибосоми як фабрики білка легко, це допомагає зрозуміти фактичне етапи виробництва білка. Ці кроки потрібно робити ефективно і правильно, щоб запобігти пошкодженню нового білка.
Перший крок виробництва білка (він же переклад) це називається ініціація. Спеціальні білки приносять мРНК до меншої субодиниці рибосоми, куди вона потрапляє через щілину. Потім тРНК готується і проходить через ще одну щілину. Всі ці молекули приєднуються між більшими та меншими субодиницями рибосоми, утворюючи активну рибосому. Більша субодиниця в основному працює як каталізатор, тоді як менша субодиниця працює як декодер.
Другий крок, подовження, починається, коли мРНК «зчитується». ТРНК забезпечує амінокислота, і цей процес повторюється, подовжуючи ланцюг амінокислот. Амінокислоти отримують з цитоплазми; їх постачають продуктами харчування.
Припинення являє собою закінчення виробництва білка. Рибосома зчитує стоп-кодон - послідовність гена, яка вказує їй завершити побудову білка. Білки, звані білками фактору вивільнення, допомагають рибосомі вивільнити весь білок у цитоплазму. Щойно вивільнені білки можуть складатися або модифікуватися посттрансляційна модифікація.
Рибосоми можуть працювати на високій швидкості, щоб з’єднати амінокислоти, а іноді можуть приєднувати 200 з них на хвилину! Білки більших розмірів можуть зайняти кілька годин. Білки рибосоми змушують виконувати життєво важливі функції, складаючи м’язи та інші тканини. Клітина ссавця може містити до 10 мільярдів білкових молекул і 10 мільйонів рибосом! Коли рибосоми завершують свою роботу, їх субодиниці розпадаються і можуть бути перероблені або розбиті.
Дослідники використовують свої знання про рибосоми для виготовлення нових антибіотиків та інших ліків. Наприклад, існують нові антибіотики, які здійснюють цілеспрямовану атаку на рибосоми 70S всередині бактерій. Оскільки вчені дізнаються більше про рибосоми, без сумніву, буде розкрито більше підходів до нових ліків.
Що таке рибосомна ДНК?
ДНК рибосом, або рибосомна дезоксирибонуклеїнова кислота (рДНК) - це ДНК, яка кодує білки рибосом, що утворюють рибосоми. Ця рДНК становить відносно невелику частину людської ДНК, але її роль має вирішальне значення для кількох процесів. Більша частина РНК, виявленої в еукаріотів, походить від рибосомної РНК, яка транскрибується з рДНК.
Ця транскрипція рДНК встановлюється під час клітинного циклу. Сама рДНК походить від ядерця, яке знаходиться всередині ядра клітини.
Рівень вироблення рДНК у клітинах змінюється залежно від стресу та рівня поживних речовин. Коли настає голодування, транскрипція рДНК падає. Коли є багато ресурсів, виробництво рДНК наростає.
ДНК рибосом відповідає за контроль метаболізму клітин, експресію генів, реакцію на стрес і навіть старіння. Потрібно забезпечити стабільний рівень транскрипції рДНК, щоб уникнути загибелі клітин або утворення пухлини.
Цікавою особливістю рДНК є її великі серії повторювані гени. Існує більше повторень рДНК, ніж потрібно для рРНК. Хоча причина цього незрозуміла, дослідники вважають, що це може бути пов’язано з необхідністю різних швидкостей синтезу білка як різних моментів розвитку.
Ці повторювані послідовності рДНК можуть призвести до проблем з геномною цілісністю. Їх важко переписати, розмножити та відновити, що, в свою чергу, призводить до загальної нестабільності, що може призвести до захворювань. Всякий раз, коли транскрипція рДНК відбувається з більшою швидкістю, існує підвищений ризик розривів рДНК та інших помилок. Регуляція повторюваної ДНК важлива для здоров’я організму.
Значення для рДНК та хвороб
Проблеми, пов’язані з рибосомною ДНК (рДНК), пов’язані з низкою захворювань людей, включаючи нейродегенеративні розлади та рак. Коли є більший нестабільність рДНК, виникають проблеми. Це пов’язано з повторними послідовностями, виявленими в рДНК, які сприйнятливі до подій рекомбінації, що спричиняють мутації.
Деякі захворювання можуть виникати через підвищену нестабільність рДНК (і поганий синтез рибосом та білків). Дослідники виявили, що клітини хворих на синдром Кокейна, синдром Блума, синдром Вернера та атаксію-телеангіектазії містять підвищену нестабільність рДНК.
Нестабільність повторення ДНК також продемонстрована у ряді неврологічні захворювання такі як хвороба Хантінгтона, ALS (бічний аміотрофічний склероз) та лобно-скронева деменція. Вчені вважають, що нейродегенерація, пов'язана з рДНК, виникає внаслідок високої транскрипції рДНК, що призводить до пошкодження рДНК і поганих транскриптів рРНК. Проблеми з виробництвом рибосом також можуть зіграти свою роль.
Деяка кількість солідний рак пухлини трапляються випадки перебудови рДНК, включаючи кілька послідовностей повторення. Кількість копій рДНК впливає на те, як утворюються рибосоми, а отже, на розвиток їх білків. Посилене вироблення білка рибосомами дає підказку про зв’язок між послідовностями повторення рибосомальної ДНК та розвитком пухлини.
Надія - це той роман рак можуть бути зроблені терапії, які експлуатують вразливість пухлин внаслідок повторюваних рДНК.
Рибосомна ДНК та старіння
Нещодавно вчені виявили докази того, що рДНК також відіграє певну роль у старіння. Дослідники виявили, що з віком тварини їх рДНК зазнає епігенетичних змін, які називаються метилювання. Метильні групи не змінюють послідовність ДНК, але вони змінюють спосіб експресії генів.
Іншим потенційним ключем до старіння є зменшення повторень рДНК. Потрібні додаткові дослідження для з’ясування ролі рДНК та старіння.
Оскільки вчені дізнаються більше про рДНК і про те, як вона може вплинути на рибосоми та розвиток білка, це залишається великим обіцяють нові ліки для лікування не тільки старіння, а й таких шкідливих станів, як рак та неврологічні захворювання розлади.