biotechnologia


 
 

rRNA

rRNA stanowi około 80% ilości kwasów rybonukleinowych komórki. Synteza rRNA przebiega podobnie do mRNA. Różnice występuję w obróbce pre-rRNA. Bakterie syntetyzują trzy rodzaje rRNA, zwane: 5S rRNA, 16S rRNA i 23S rRNA, przy czym nazwy wskazują na wielkość cząstek mierzoną poprzez analizę sedymentacji. Trzy geny tych rRNA są połączone w jednostkę transkrypcyjną, która zwykle występuje w wielu kopiach. Aby uwolnić dojrzałe rRNA, prekursorowa cząsteczka RNA musi zostać pocięta. Cięcie przeprowadzają różne rybonukleazy w miejscach wyznaczonych przez regiony dwuniciowe powstałe przez łączenie komplementarnych zasad z różnych części pre-rRNA. Końce powstałe po cięciu są przycinane przez egzonukleazy.
U eukariotów istnieje cztery rodzaje rRNA. Jeden z nich, 5S rRNA nie podlega dojrzewaniu, a pozostałe trzy rRNA (5,8S; 18S i 28S) powstają z jednej jednostki transkrypcyjnej jako pre-rRNA, który podlega dojrzewaniu poprzez cięcie i przycinanie końców.
Kwas rybonukleinowy rRNA jest podstawowym składnikiem rybosomów, gdzie sięga 65% zawartości. Resztę stanowią białka.

Każdy rybosom można podzielić na 2 składniki:

- dużą podjednostkę (u eukariotów zawiera 3 cząsteczki rRNA – 28S; 5,8S i 5S, u prokariotów występują 2 cząsteczki rRNA – 23S i 5S).

- małą podjednostkę (u obydwu grup zawiera 1 cząsteczkę rRNA: u eukariotów – 18S rRNA, a u prokariotów 16S rRNA).


Rybosomalny RNA zawiera typowe zasady azotowe z niewielką domieszką ich metylowych pochodnych. Jego masa cząsteczkowa osiąga 2 MDa. Jest pojedynczym łańcuchem, bardzo mocno poskręcanym, tworzącym pętle, z fragmentami dwuniciowymi, gdzie występują wiązania wodorowe między komplementarnymi zasadami. Początkowo przypuszczano, że RNA pełni w rybosomie tylko rolę strukturalną, a jego struktura drugorzędowa jest szkieletem, do którego przyłączają się białka. W późnych latach 80-tych, gdy okazało się, że nie można zidentyfikować białek odpowiedzialnych za główną katalityczną aktywność rybosomu – tworzenie wiązania peptydowego, biolodzy molekularni wzięli pod uwagę możliwość, że w procesie syntezy białka cząsteczki rRNA mogą pełnić rolę enzymatyczną. Pierwsze dowody doświadczalne potwierdzające, że aktywność peptydylotransferazy w rybosomie może być zlokalizowana w rybozymie, pochodzą z badań nad 23S rRNA Escherichia coli. Wykazano, że preparaty tego rRNA mogą katalizować tworzenie wiązania peptydowego między dwoma aminokwasami połączonymi z dwoma cząsteczkami tRNAPhe. Do jednego tRNA przyłączona była normalna fenyloalanina, a do drugiego N-acetylofenyloalanina. W obecności 23S rRNA syntetyzowany był dipeptyd N-acetylofenyloalanina-fenyloalanina. Cząsteczki 23S rRNA używane w tym doświadczeniu były oczyszczane z rybosomów E.coli, a więc mogły zawierać niewielkie ilości białka, które mogłyby wykazywać aktywność katalityczną przypisywaną rRNA. Z tego powodu przeprowadzono drugą turę eksperymentów z użyciem rRNA syntetyzowanego w probówce. Taki RNA nigdy wcześniej nie spotkał się z żadnymi białkami, więc jego aktywności nie można było przypisać zanieczyszczeniom. W teście na tworzenie wiązania peptydowego wykazano, że syntetyczny rRNA ma aktywność peptydylotransferazy, co było ostatecznym dowodem potwierdzającym, że 23S rRNA jest rybozymem, czyli enzymem RNA.

W eukariotycznym pre-rRNA znane jest kilka przypadków obecności intronów, należą one do rodziny intronów grupy I. Szlak wycinania intronów tej grupy przebiega bez obecności białek, jest autokatalityczny: sam RNA ma aktywność enzymatyczną. Jest to przykład rybozymu. Aktywność samowycinania intronów grupy I tkwi w strukturze tworzącej się przez łączenie komplementarnych zasad w RNA. Rybozy składa się z rdzenia katalitycznego złożonego z 2-ch domen. Każda z nich zawiera dwa regiony dwuniciowe, a miejsca wycinania intronów zbliżają się do siebie poprzez oddziaływania między dwiema częściami struktury II-rzędowej. Możliwe, że w przypadku niektórych intronów stabilność rybozymu zwiększa się poprzez dołączenie niekatalitycznych czynników białkowych.

Rybosomowe RNA są modyfikowane w dwojaki sposób: poprzez dodawanie grup metylowych, głównie do grupy 2'-OH cukru w nukleotydzie, oraz przekształcenie urydyny do pseudourydyny. Takie same modyfikacje zachodzą w tych samych pozycjach we wszystkich kopiach rRNA, a pozycje te odpowiadają sobie w pewnej mierze u różnych gatunków. Funkcje tych modyfikacji nie są znane, chociaż większość z nich zachodzi w obrębie tych części rRNA, które uważa się za najbardziej istotne dla aktywności cząsteczek rRNA w rybosomach. Przypuszcza się, że zmodyfikowane nukleotydy mogą uczestniczyć w reakcjach katalizowanych przez rRNA, takich jak synteza wiązań peptydowych. Wykazano, że u eukariotów w procesie modyfikacji biorą udział krótkie RNA, nazwane snoRNA. Cząsteczki te mają długość 70 do 100 nukleotydów i znajdują się w jąderku, gdzie odbywa się dojrzewanie rRNA. Nukleotydy, które mają zostać zmetylowane, są wyznaczane poprzez tworzenie par z komplementarnymi zasadami w odpowiednich rejonach snoRNA. Tworzenie par nie zachodzi na całej długości snoRNA, a dotyczy jedynie kilku nukleotydów, które znajdują się zawsze bezpośrednio przed konserwatywną sekwencją, zwaną blokiem D. Pary zasad obejmujące nukleotyd, który ma być zmodyfikowany, są położone 5 pozycji przed blokiem D. Hipoteza zakłada, że blok D jest sygnałem rozpoznawczym dla enzymu metylującego, który jest w ten sposób kierowany do odpowiedniego nukleotydu (Bachellerie i Cavaillé, 1997). Odmienna rodzina snoRNA odgrywa analogiczną rolę naprowadzającą w przekształceniach urydyn w pseudourydyny (Maden, 1997). snoRNA tego typu nie mają bloków D, ale zawierają inne konserwatywne motywy, które mogą być rozpoznawane przez enzymy modyfikujące. Każdy z tych motywów ma zdolność do specyficznych oddziaływań na zasadzie komplementarności z miejscem docelowym, wyznaczając nukleotyd, który ma być zmodyfikowany. Dla każdej zmodyfikowanej pozycji nukleotydowej w pre-rRNA istnieją odmienne snoRNA, z wyjątkiem kilku miejsc, które znajdują się dostatecznie blisko siebie, aby oddziaływać z pojedynczym snoRNA. Oznacza to, że w jednej komórce musi występować kilkaset różnych snoRNA. Jedynie część snoRNA powstaje w wyniku transkrypcji standardowych genów snoRNA, większość natomiast jest kodowana przez sekwencje znajdujące się w obrębie intronów licznych genów i zostaje uwolniona poprzez cięcie intronów po zakończeniu procesu ich wycinania. System snoRNA ma zastosowanie jedynie w odniesieniu do rRNA eukariotycznego. Modyfikacji bakteryjnego rRNA dokonują enzymy, które bezpośrednio rozpoznają sekwencję i/lub strukturę regionów RNA zawierających nukleotydy, które mają podlegać modyfikacjom. Prawdopodobnie z tego prostego systemu modyfikacji powstał na drodze ewolucji bardziej skomplikowany proces kierowany przez snoRNA (Lafontaine i Tollervey, 1998).


Literatura:

Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

125 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 
 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u