Tartalom
- TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
- Mi az a riboszóma?
- Mit csinálnak a riboszómák?
- A fehérjetermelés három lépése
- Mi az a riboszómális DNS?
- Az rDNS és a betegség jelentősége
- Riboszomális DNS és öregedés
Minden élőlénynek fehérje van szüksége a különféle funkciók ellátásához. A sejteken belül a tudósok a riboszómákat határozzák meg ezeknek a fehérjéknek a készítőiként. Riboszomális DNS (rDNS)ezzel szemben e proteinek prekurzor genetikai kódjaként szolgál, és egyéb funkciókat is ellát.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
A riboszómák fehérjékként szolgálnak az organizmusok sejtjein belül. A riboszómális DNS (rDNS) ezen fehérjék prekurzor kódja, és a sejt más fontos funkcióit is szolgálja.
Mi az a riboszóma?
Meg lehet határozni riboszómák mint molekuláris fehérjegyárak. Legegyszerűbben a riboszóma egyfajta organellem, amely az összes élőlény sejtjeiben megtalálható. A riboszómák egyaránt szabadon lebeghetnek a sejt citoplazmájában, vagy a sejt felszínén maradhatnak endoplazmatikus retikulum (ER). Az ER ezen részét durva ER-nek nevezik.
A fehérjék és nukleinsavak riboszómákat tartalmaznak. Ezek többsége a magból származik. A riboszómák két alegységből készülnek, az egyik nagyobb, mint a másik. Egyszerűbb életformákban, mint például baktériumok és régészeti baktériumok, a riboszómák és alegységeik kisebbek, mint a fejlettebb életformákban.
Ezekben az egyszerűbb szervezetekben a riboszómákat 70S riboszómáknak nevezik, és egy 50S alegységből és egy 30S alegységből készülnek. Az „S” a centrifugában levő molekulák ülepedési sebességére utal.
Bonyolultabb szervezetekben, például emberekben, növényekben és gombákban a riboszómák nagyobbok, és 80S riboszómáknak nevezik őket. Ezek a riboszómák egy 60S és 40S alegységekből állnak. A mitokondriumok rendelkeznek saját 70S riboszómáikkal, rámutatva egy ősi lehetőségre, hogy az eukarióták baktériumként fogyasztják a mitokondriumokat, ám ezek hasznos szimbiótákként tartják őket.
A riboszómák akár 80 fehérjéből is előállíthatók, tömegük nagy része riboszómális RNS-ből (rRNS) származik.
Mit csinálnak a riboszómák?
A a riboszóma fő funkciója fehérjék építése. Ezt úgy hajtja végre, hogy egy sejtmagból adott kódot lefordít az mRNS-en (messenger ribonukleinsav) keresztül. Ennek a kódnak a felhasználásával a riboszóma csatlakozik az aminosavakhoz, amelyeket a tRNS hoz át (transzfer ribonukleinsav).
Végül ez az új polipeptid felszabadul a citoplazmában, és új, működő fehérjeként tovább módosul.
A fehérjetermelés három lépése
Noha a riboszómákat általában fehérjegyárként lehet meghatározni, ez segít megérteni a tényeket a fehérjetermelés lépései. Ezeket a lépéseket hatékonyan és helyesen kell elvégezni, hogy elkerülhető legyen az új fehérje károsodása.
A fehérjetermelés első lépését (más néven: transzláció) nevezzük megindítás, inicializálás. A speciális fehérjék az mRNS-t a riboszóma kisebb alegységéhez vezetik, ahol egy hasadékon keresztül jut be. Ezután a tRNS-t elkészítjük, és egy újabb hasadékon átvezetjük. Ezek a molekulák a riboszóma nagyobb és kisebb alegységei közé kapcsolódnak, aktív riboszómává válva. A nagyobb alegység elsősorban katalizátorként működik, míg a kisebb alegység dekódolóként működik.
A második lépés, nyúlás, akkor kezdődik, amikor az mRNS "leolvasásra" kerül. A tRNS egy aminosavat szállít, és ez a folyamat megismétlődik, meghosszabbítva az aminosavak láncát. Az aminosavakat kinyerik a citoplazmából; élelemmel látják el őket.
befejezés a fehérjegyártás végét jelenti. A riboszóma leáll egy stop kodont, a gén szekvenciáját, amely arra utasítja, hogy fejezze be a fehérjeépítést. A felszabadulási faktor fehérjéknek nevezett proteinek segítik a riboszómát a teljes fehérje felszabadításában a citoplazmában. Az újonnan felszabadult fehérjék összehajthatók vagy módosíthatók poszt-transzlációs módosítás.
A riboszómák nagy sebességgel tudnak aminosavakat összekapcsolni, és néha 200 percig csatlakozhatnak! A nagyobb fehérjék felépítése néhány órát vehet igénybe. A riboszómák proteinek az élet szempontjából alapvető funkciókat hajtják végre, az izmokat és más szöveteket alkotva. Egy emlős sejtje akár 10 milliárd fehérjemolekulát és 10 millió riboszómát is tartalmazhat! Amikor a riboszómák befejezik munkájukat, alegységük szétesik és újrahasznosítható vagy lebontható.
A kutatók a riboszómákkal kapcsolatos ismereteiket új antibiotikumok és más gyógyszerek előállításához használják. Például olyan új antibiotikumok léteznek, amelyek célzott támadást okoznak a baktériumokon belüli 70S riboszómák ellen. Amint a tudósok többet megtudnak a riboszómákról, kétségtelenül felfedezik az új gyógyszerekkel kapcsolatos több megközelítést.
Mi az a riboszómális DNS?
Riboszomális DNSA riboszómális dezoxiribonukleinsav (rDNS) az a DNS, amely riboszómális fehérjéket kódol, amelyek riboszómákat képeznek. Ez az rDNS alkotja az emberi DNS viszonylag kis részét, ám szerepe számos folyamat szempontjából döntő jelentőségű. Az eukariótákban található RNS nagy része riboszómális RNS-ből származik, amelyet az rDNS-ből átírtak.
Ez az átírás rDNS instated a sejtciklus alatt.Maga az rDNS a sejtmagjában található magból származik.
Az rDNS termelési szintje a sejtekben a stressztől és a tápanyagszinttől függően változik. Éhezés esetén az rDNS transzkripciója csökken. Ha bőséges erőforrások vannak, az rDNS termelése felgyorsul.
A riboszómális DNS felelõs a sejtek anyagcseréjének, a génexpresszió, a stresszre adott válasz és az öregedés szabályozásáért. A rDNS-transzkripció stabil szintjének kell lennie a sejthalál vagy a daganat kialakulásának elkerülése érdekében.
Az rDNS érdekes tulajdonsága, hogy nagy mennyiségű ismételt gének. Több rDNS ismétlés van, mint amennyi az rRNS-hez szükséges. Noha ennek oka nem egyértelmű, a kutatók szerint ez valószínűleg annak függvénye, hogy a fejlõdés különbözõ pontjain a fehérje szintézise eltérõ mértékû.
Ezek az ismétlődő rDNS-szekvenciák problémákat okozhatnak a genomi integritással. Nehéz átírni, megismételni és javítani, ami viszont általános instabilitást eredményez, amely betegségeket okozhat. Ha az rDNS transzkripció nagyobb sebességgel fordul elő, fokozódik az rDNS-törések és egyéb hibák kockázata. Az ismétlődő DNS szabályozása fontos a szervezet egészségének szempontjából.
Az rDNS és a betegség jelentősége
A riboszomális DNS (rDNS) kérdések számos betegségben szerepet játszanak az emberekben, ideértve a neurodegeneratív rendellenességeket és a rákot. Amikor nagyobb van az rDNS instabilitása, problémák merülnek fel. Ennek oka az rDNS-ben található ismétlődő szekvenciák, amelyek érzékenyek mutációt eredményező rekombinációs eseményekre.
Néhány betegség a rDNS megnövekedett instabilitása (és a riboszóma- és proteinszintézis hiánya) miatt fordulhat elő. A kutatók azt találták, hogy a Cockayne-szindróma, Bloom-szindróma, Werner-szindróma és ataxia-telangiectasia szenvedőinek sejtei fokozott rDNS-instabilitást mutatnak.
A DNS ismétlődő instabilitása számos esetben is kimutatható neurológiai betegségek mint például Huntington-kór, ALS (amyotrophic lateralis sclerosis) és frontotemporal dementia. A tudósok úgy gondolják, hogy az rDNS-sel kapcsolatos neurodegeneráció a magas rDNS transzkripcióból származik, amely rDNS károsodást és rossz rRNS transzkriptumokat eredményez. A riboszómatermelés problémái is szerepet játszhatnak.
Számos szolid tumorsejtek az rDNS átrendeződését mutatják be, több ismétlődő szekvenciával együtt. Az rDNS kópiaszámai befolyásolják a riboszómák kialakulását, és így a fehérjék fejlődését. A riboszómák által felgyorsított fehérjetermelés megmutatja a kapcsolatot a riboszómális DNS-ismétlődő szekvenciák és a daganat kialakulása között.
A remény abban rejlik, hogy új rákterápiákat lehet kidolgozni, amelyek kihasználják a daganatok sérülékenységét az ismétlődő rDNS miatt.
Riboszomális DNS és öregedés
A tudósok nemrégiben fedeztek fel bizonyítékokat arra, hogy az rDNS szerepet játszik a öregedés. A kutatók azt találták, hogy az állatok öregedésével rDNS-jük epigenetikus változáson megy keresztül metiláció. A metilcsoportok nem változtatják meg a DNS-szekvenciát, de megváltoztatják a gének expresszióját.
Az öregedés másik potenciális kulcsa az rDNS ismétlések csökkentése. További kutatásokra van szükség az rDNS és az öregedés szerepének tisztázására.
Mivel a tudósok többet megtudnak az rDNS-ről és arról, hogy ez hogyan befolyásolhatja a riboszómákat és a fehérjék fejlődését, továbbra is nagy ígéret áll fenn az új gyógyszerek számára, amelyek nemcsak az öregedés, hanem a káros állapotok, például a rák és a neurológiai rendellenességek kezelésére is alkalmasak.