RNA ribosomiale, noto anche come rRNA, costituisce sopra 50% del contenuto totale di RNA in una cellula tipica e forma un componente chiave dei ribosomi. Esiste in tre tipi primari – 5S, 5.8S, 16S, e 28s rRNA in eucarioti o 5s, 16S, e 23s rRNA in procarioti. Insieme a ribosomiali e altre proteine associate, Queste molecole di rRNA si piegano e si riuniscono nelle strutture caratteristiche delle piccole e grandi subunità ribosomiali.
Oltre a fornire gran parte delle impalcature fisiche per l'architettura ribosomiale, Regioni funzionali distinte all'interno delle diverse molecole di rRNA facilitano direttamente i processi di traduzione. I RRNA 16S e 23S si trovano nella piccola subunità degli anni '30 in cui riconoscono i codoni di iniziazione sull'mRNA e reclutano altri fattori di traduzione. Le loro sequenze conservate formano tasche molecolari che abbinano precisamente i nucleotidi di messaggero per la decodifica iniziale dei messaggi genetici.
Nel frattempo, I centri catalitici all'interno degli RRNA 23S e 28S nelle grandi subunità degli anni '60 guidano la formazione di legami peptidici tra gli aminoacidi in arrivo. Attraverso una serie di attacchi nucleofili coordinati e trasferimenti di protoni, Questi domini rRNA funzionali si uniscono al gruppo carbossilico di un aminoacido al gruppo amminico di un altro, Polimerizzare nuove proteine. Altre regioni di rRNA aiutano a stabilizzare gli intermedi dello stato di transizione e RNA di trasferimento aminoacilati (tRNA) Durante l'allungamento.
Che ruolo gioca l'rRNA nei ribosomi?
RNA ribosomiale, Chiamato anche rRNA, inventa intorno 60% del ribosoma totale. Serve una funzione strutturale e catalitica. Le varie molecole di rRNA forniscono l'impalcatura fisica che tiene insieme le due subunità ribosomiche.
Inoltre, Le regioni specifiche di rRNA sono enzimaticamente attive e facilitano direttamente le reazioni coinvolte nel collegamento di aminoacidi durante l'assemblaggio delle proteine. Senza rRNA, Il ribosoma non avrebbe l'architettura 3D appropriata o le capacità biochimiche per svolgere i suoi doveri di produzione proteica.
Come si verifica l'iniziazione di traduzione sui ribosomi?
Il primo passo importante nella sintesi proteica è l'inizio della traduzione. Ciò coinvolge la piccola subunità ribosomiale legata al codone iniziale dell'RNA messaggero (mRNA) con l'aiuto di fattori di iniziazione.
L'rRNA 16S all'interno della piccola subunità riconosce e si accoppia con la sequenza Shine-Dalgarno su mRNA, permettendolo di scivolare in posizione. Questo rRNA 16S funge da lettore di codici a barre molecolare per individuare accuratamente il sito di iniziazione.
Cosa succede dopo nel processo di traduzione?
Una volta completata l'inizio della traduzione, L'allungamento può iniziare. La grande subunità ribosomiale si unisce a quella piccola con l'aiuto di fattori di allungamento.
Trasferisci l'RNA (tRNA) Le molecole che trasportano aminoacidi attivate sono abbinate ai codoni mRNA. L'rRNA 23S nella grande subunità catalizza la formazione di legami peptidici tra l'amminoacido in arrivo e la catena di polipeptidi in crescita.
Questo processo di aminoacilazione, selezione, La formazione di alloggi e legami peptidici si ripete lungo il modello di mRNA fino a raggiungere un codone di arresto e si verifica la risoluzione della traduzione.
Come sono caratterizzati diversi tipi di rRNA?
Tutti i ribosomi contengono tipi di molecole rRNA distinti che adottano strutture caratteristiche di ordine superiore e si organizzano con precisione all'interno delle subunità per svolgere funzioni non ridondanti. Nella maggior parte dei batteri, Questi consistono in 5 secondi, 16S e 23S RRNA mentre gli eucarioti hanno anche varietà 5,8 e 28s. Le analisi biochimiche hanno rivelato proprietà uniche di ciascuno:
5S rRNA – UN 120 RNA nucleotidico che lega proteine ribosomiali e si piega in un fascio di 5 elica compatti che si imballa nella regione di protuberanza centrale della subunità anni '50. Fornisce un'impalcatura e aiuta a coordinare i movimenti intersubunit.
16S rRNA – A ~ 1500 nucleotidi, forma il nucleo strutturale della subunità degli anni '30. Contiene quattro domini distinti che si piegano in elementi di struttura secondaria e ponti interagenti critici per le interazioni mRNA e tRNA.
23S rRNA – Il più grande rRNA a ~ 2900 nucleotidi. Entro la subunità degli anni '50, Adotta una caratteristica forma L complessiva con tre domini contenenti molte sequenze nucleotidiche altamente conservate. Queste tasche di acido nucleico adottano conformazioni adatte a catalizzare la formazione di legami peptidici.
5.8S e 5s rRNA – Risiedere nella subunità degli anni '60. 5.8S rRNA presuppone una struttura e un assemblaggio di ausili per capelli-elica.. Il 5S rRNA, mentre è più piccolo, è strutturato in modo simile.
28S rRNA – Equivalente eucariotico di 23s rRNA che contribuisce al sito attivo. Ulteriore espansione ospita ulteriori macchinari per il trasferimento di peptidi ed elementi normativi.
Combinando strutturale, Studi mutazionali e reticolanti hanno rivelato posizioni precise di ciascun tipo di rRNA all'interno delle subunità e illustrato come le loro topologie distinte cooperano durante la decodifica, Risoluzione e produzione di proteine.
Come viene utilizzato l'rRNA 16S in microbiologia?
16Il sequenziamento del gene S rRNA ha rivoluzionato la microbiologia consentendo l'identificazione e la classificazione microbica indipendenti dalla coltivazione. Regioni all'interno della molecola di rRNA 16S chiamate regioni ipervariabili (V1-V9) mostra la variabilità nella sequenza nucleotidica tra organismi ma sono altamente conservati all'interno delle specie. Questo rende le regioni V Ideal Molecular Marker.
Di PCR amplificazione di 16s rDNA da un campione ambientale e determinare la sequenza di dire le regioni V3-V5, La firma ottenuta può essere eseguita attraverso BLAST rispetto a database di riferimento di taxa microbici caratterizzati. Il colpo di database con la partita più vicina indica l'identità filogenetica del microbo precedentemente non coltivato.
Questa potente tecnica ha contribuito a definire l'albero della vita raggruppando i microbi appena incontrati basati sulla relazione evolutiva del gene rRNA. Ha permesso un rapido rilevamento di agenti patogeni da campioni clinici e alimentari senza coltura. Gli scienziati lo usavano per esplorare la diversità precedentemente nascosta in ambienti esotici come il drenaggio delle miniere acido o le prese d'aria idrotermali.
Più recentemente, Sequenziamento dell'amplicone RRNA ad alto rendimento da throughput.. Abilita la profilazione di intere comunità microbiche direttamente dal DNA microbico in campioni senza pregiudizi dalla coltura selettiva. L'output da piattaforme di sequenziamento di prossima generazione viene elaborata utilizzando pipeline bioinformatiche per assegnare sequenze tassonomicamente e confrontare gli assemblaggi microbici tra ambienti, nicchie ospiti o gruppi di trattamento.
Le limitazioni includono l'incapacità di risolvere alcune specie e pregiudizi di primer che influenzano la copertura. Anche altri geni marcatori sono ora esplorati, Ma l'analisi RDNA 16S rimane il gold standard a causa della profondità del database. Continua a stimolare innumerevoli scoperte illuminando la luce nel regno oscuro della diversità microbica sulla terra. Le applicazioni vanno dalla diagnosi al bioprospezione e alla comprensione dei ruoli dei microbi negli ecosistemi, salute, e malattia.
L'rRNA fornisce informazioni sulle origini della vita?
Alcuni scienziati ipotizzano che l'rRNA possa aver svolto un ruolo fondamentale nelle primissime forme di vita sulla Terra prima dell'emergere di DNA e cellule complesse. Come molecola autoreplicante e funzionalmente attiva che forma la base della sintesi proteica, L'rRNA o i suoi antenati potrebbero rappresentare uno scenario per come la vita primitiva si è fatta strada verso una maggiore complessità su miliardi di anni di evoluzione.
La ricerca in corso mira a scoprire gli indizi imparando di più sulle relazioni di struttura struttura di rRNA in diversi organismi che vivono oggi e su come quelli si sono evoluti al passo con innovazioni metaboliche e cellulari dall'antico passato al presente.
Quali sono le tecniche avanzate per lo studio dell'RRNA?
Data la complessità di rRNA, Sono impiegati diversi metodi per illuminare le sue miriadi di relazioni struttura-funzione a scale varie:
- Il sequenziamento di nuova generazione determina le sequenze geniche rRNA tra i domini, aiutare la tassonomia e la caratterizzazione delle varianti tra le specie.
- La microscopia crioelettronica e la cristallografia a raggi X producono strutture di risoluzione quasi atomica di interi ribosomi o domini, rivelare le interazioni rRNA-rRNA e rRNA-proteina.
- Mappa del sondaggio chimico Coinvolgimento dei nucleotidi nella piegatura, Cambiamenti conformazionali e interazioni con i ligandi attraverso siti di reattività agli agenti modificanti.
- CROPLINKING AGGIUNTATO CON SPETTROMETRIA DI MASS PIGNORE REGIONI RRNA che contattano proteine specifiche o altre biomolecole all'interno di particelle assemblate o intermedi di reazione.
- Il tasto a singola molecola monitora la piegatura delle singole molecole di rRNA e rileva cambiamenti conformazionali durante i processi biochimici come la traslocazione.
L'integrazione di approfondimenti multi-scala dalle tecnologie avanzate sta svelando le intricate relazioni struttura-funzione di rRNA essenziali per la traduzione e l'omeostasi cellulare con profondità senza precedenti. La sua importanza fondamentale ispira l'innovazione in corso.
In sintesi, Mentre il DNA è più famoso come materiale genetico principale della vita, È l'eroe sconosciuto – rRNA – Ciò garantisce la fase critica di trasformare il codice del DNA in molecole funzionali che consentono alle cellule e agli organismi di sopravvivere attraverso il suo ruolo essenziale nella produzione di proteine attraverso i ribosomi. rRNA è veramente il motore indispensabile della vita stessa.
