RNA ribosom, juga dikenal sebagai rRNA, merupakan lebih 50% Dari total konten RNA dalam sel khas dan membentuk komponen kunci dari ribosom. Itu ada dalam tiga jenis utama – 5S, 5.8S, 16S, dan 28S rRNA dalam eukariota atau 5s, 16S, dan 23S rRNA dalam prokariota. Bersama dengan ribosom dan protein terkait lainnya, Molekul rRNA ini melipat dan berkumpul ke dalam struktur karakteristik subunit ribosom kecil dan besar.
Selain menyediakan banyak perancah fisik untuk arsitektur ribosom, Daerah fungsional yang berbeda dalam beragam molekul rRNA secara langsung memfasilitasi proses inti terjemahan. RRNA 16S dan 23S berada di subunit 30 -an kecil di mana mereka mengenali kodon inisiasi pada mRNA dan merekrut faktor terjemahan lainnya. Urutan mereka yang dilestarikan membentuk kantong molekuler yang secara tepat memasangkan nukleotida messenger untuk decoding awal pesan genetik.
Sementara itu, Pusat Katalitik dalam RRNA 23S dan 28S dalam subunit 60s besar mendorong pembentukan ikatan peptida antara asam amino yang masuk. Melalui serangkaian serangan nukleofilik terkoordinasi dan transfer proton, Domain rRNA fungsional ini bergabung dengan gugus karboksil dari satu asam amino ke gugus amino yang lain, polimerisasi protein baru. Daerah rRNA lainnya membantu menstabilkan intermediet negara transisi dan RNA transfer aminoasilasi (tRNA) Selama perpanjangan.
Peran apa yang dimainkan rRNA dalam ribosom?
RNA ribosom, juga disebut rRNA, Make Up Sekitar 60% dari total ribosom. Itu melayani fungsi struktural dan katalitik. Berbagai molekul rRNA memberikan perancah fisik yang menyatukan dua subunit ribosom.
Selain itu, Daerah spesifik rRNA secara enzimatik aktif dan secara langsung memfasilitasi reaksi yang terlibat dalam menghubungkan asam amino bersama selama perakitan protein. Tanpa rRNA, Ribosom tidak akan memiliki arsitektur 3D yang sesuai atau kemampuan biokimia untuk melakukan tugas -tugas produksi proteinnya.
Bagaimana inisiasi terjemahan terjadi pada ribosom?
Langkah utama pertama dalam sintesis protein adalah inisiasi terjemahan. Ini melibatkan pengikatan subunit ribosom kecil dengan kodon start RNA messenger (mRNA) dengan bantuan faktor inisiasi.
16S rRNA di dalam subunit kecil diakui dan berpasangan dengan urutan bersinar-dalgarno pada mRNA, membiarkannya meluncur ke posisi. 16S RRNA ini bertindak sebagai pembaca barcode molekuler untuk secara akurat menemukan situs inisiasi.
Apa yang terjadi selanjutnya dalam proses terjemahan?
Setelah inisiasi terjemahan selesai, Perpanjangan bisa dimulai. Subunit ribosom besar bergabung dengan yang kecil dengan bantuan faktor perpanjangan.
Transfer RNA (tRNA) Molekul yang membawa asam amino teraktivasi dicocokkan dengan kodon mRNA. 23S rRNA dalam subunit besar mengkatalisasi pembentukan ikatan peptida antara asam amino yang masuk dan rantai polipeptida yang tumbuh.
Proses aminasilasi ini, pilihan, Akomodasi dan pembentukan ikatan peptida berulang di sepanjang template mRNA sampai kodon stop tercapai dan penghentian terjemahan terjadi.
Bagaimana perbedaan tipe rRNA?
Semua ribosom mengandung jenis molekul rRNA yang berbeda yang mengadopsi struktur tingkat tinggi yang khas dan secara tepat mengatur dalam subunit untuk melakukan fungsi yang tidak berlebihan. Di sebagian besar bakteri, ini terdiri dari 5s, 16S dan 23S RRNA sementara eukariota juga memiliki varietas 5.8 dan 28S. Analisis biokimia telah mengungkapkan sifat unik masing -masing:
5S rRNA – A 120 RNA nukleotida yang mengikat protein ribosomal dan dilipat menjadi bundel 5-helix yang ringkas yang dikemas ke daerah tonjolan pusat subunit 50-an. Memberikan perancah dan membantu mengoordinasikan gerakan intersubunit.
16S rRNA – Di ~ 1500 nukleotida, itu membentuk inti struktural subunit 30 -an. Berisi empat domain berbeda yang dilipat menjadi elemen struktur sekunder dan interdomain menjembatani kritis untuk interaksi mRNA dan tRNA.
23S rRNA – RRNA terbesar di ~ 2900 nukleotida. Dalam subunit 50 -an, Ini mengadopsi bentuk L yang khas secara keseluruhan dengan tiga domain yang mengandung banyak urutan nukleotida yang sangat dilestarikan. Kantong asam nukleat ini mengadopsi konformasi yang cocok untuk mengkatalisasi pembentukan ikatan peptida.
5.8S dan 5S rRNA – Tinggal di subunit 60 -an. 5.8S rRNA mengasumsikan struktur jepit-rambut-helix-hairpin dan perakitan AIDS. RRNA 5S, sementara lebih kecil, terstruktur dengan cara yang sama.
28S rRNA – Eukariotik setara dengan 23S rRNA yang berkontribusi pada situs aktif. Tambahan Perluasan Rumah Tambahan Mesin Transfer Peptida dan Elemen Regulasi.
Menggabungkan struktural, Studi mutasional dan ikatan silang telah mengungkapkan lokasi yang tepat dari masing -masing jenis rRNA dalam subunit dan mengilustrasikan bagaimana topologi mereka yang berbeda bekerja sama selama decoding, Proofreading dan Produksi Protein.
Bagaimana 16S rRNA digunakan dalam mikrobiologi?
16Sequencing gen rRNA mikrobiologi revolusionisasi dengan memungkinkan identifikasi dan klasifikasi mikroba yang tidak tergantung pada budidaya. Daerah dalam molekul 16S rRNA yang disebut daerah hipervariabel (V1-V9) menunjukkan variabilitas dalam urutan nukleotida antara organisme tetapi sangat dilestarikan dalam spesies. Ini membuat daerah v yang ideal penanda molekuler.
Oleh PCR memperkuat 16S rDNA dari sampel lingkungan dan menentukan urutan daerah V3-V5 katakanlah, Tanda tangan yang diperoleh dapat dijalankan melalui ledakan terhadap database referensi dari taksa mikroba yang ditandai. Database mencapai kecocokan terdekat menunjukkan identitas filogenetik mikroba yang sebelumnya tidak diolah.
Teknik yang kuat ini membantu mendefinisikan pohon kehidupan dengan mengelompokkan mikroba yang baru ditemui berdasarkan keterkaitan evolusi gen rRNA. Itu memungkinkan deteksi patogen yang cepat dari sampel klinis dan makanan tanpa kultur. Para ilmuwan menggunakannya untuk mengeksplorasi keanekaragaman yang sebelumnya tersembunyi di lingkungan eksotis seperti drainase tambang asam atau ventilasi hidrotermal.
Baru -baru ini, Throughput tinggi 16S rRNA amplikon sekuensing penelitian mikrobiome revolusionisasi. Ini memungkinkan profil seluruh komunitas mikroba langsung dari DNA mikroba dalam sampel tanpa bias dari kultur selektif. Output dari platform sekuensing generasi berikutnya diproses menggunakan pipa bioinformatika untuk menetapkan urutan taksonomi dan membandingkan kumpulan mikroba antara lingkungan, ceruk inang atau kelompok perlakuan.
Keterbatasan termasuk ketidakmampuan untuk menyelesaikan beberapa spesies dan bias primer yang mempengaruhi cakupan. Gen penanda lainnya sekarang juga dieksplorasi, tetapi analisis 16S rDNA tetap menjadi standar emas karena kedalaman basis data. Itu terus merangsang penemuan yang tak terhitung jumlahnya dengan menyinari cahaya ke dunia gelap keragaman mikroba di bumi. Aplikasi berkisar dari diagnosis hingga bioprospeksi dan memahami peran mikroba dalam ekosistem, kesehatan, dan penyakit.
Apakah rRNA memberikan wawasan tentang asal -usul kehidupan?
Beberapa ilmuwan berspekulasi rRNA mungkin telah memainkan peran penting dalam bentuk kehidupan pertama di Bumi sebelum munculnya DNA dan sel kompleks. Sebagai molekul yang replikasi diri dan aktif secara fungsional membentuk dasar sintesis protein, RRNA atau leluhurnya bisa mewakili skenario tentang bagaimana kehidupan primitif memotret jalannya ke kompleksitas yang lebih besar selama miliaran tahun evolusi.
Penelitian yang sedang berlangsung bertujuan untuk mengungkap petunjuk dengan mempelajari lebih lanjut tentang hubungan fungsi-fungsi rRNA di berbagai organisme yang hidup saat ini dan bagaimana mereka yang berevolusi sejalan dengan inovasi metabolisme dan seluler dari masa lalu kuno hingga saat ini.
Apa teknik canggih untuk mempelajari rRNA?
Mengingat kompleksitas rRNA, Metode beragam digunakan untuk menerangi berbagai hubungan fungsi strukturnya di berbagai skala:
- Sequencing generasi berikutnya menentukan urutan gen rRNA di seluruh domain, membantu taksonomi dan karakterisasi varian antar spesies.
- Mikroskop Cryo-Electron dan kristalografi sinar-X menghasilkan struktur resolusi dekat-atom dari seluruh ribosom atau domain, mengungkapkan interaksi rRNA-rRNA dan rRNA-protein.
- Peta Probing Kimia Keterlibatan Nukleotida dalam Lipat, Perubahan konformasi dan interaksi dengan ligan melalui situs reaktivitas untuk memodifikasi agen.
- Pengikatan silang ditambah dengan spektrometri massa menunjukkan daerah rRNA yang menghubungi protein spesifik atau biomolekul lain dalam partikel yang dirakit atau perantara reaksi.
- FRET molekul tunggal memantau lipatan molekul rRNA individu dan mendeteksi pergeseran konformasi selama proses biokimia seperti translokasi.
Mengintegrasikan wawasan multi-skala dari teknologi canggih mengungkap hubungan fungsi struktur rumit RRNA yang penting untuk terjemahan dan homeostasis seluler dengan kedalaman yang belum pernah terjadi sebelumnya. Kepentingan mendasarnya menginspirasi inovasi yang sedang berlangsung.
Dalam ringkasan, Sementara DNA paling terkenal sebagai bahan genetik inti kehidupan, itu adalah pahlawan tanpa tanda jasa – rRNA – Itu memastikan langkah kritis mengubah kode DNA menjadi molekul fungsional yang memungkinkan sel dan organisme untuk bertahan hidup melalui peran penting dalam produksi protein melalui ribosom. rRNA benar -benar mesin kehidupan yang sangat diperlukan itu sendiri.
