Il RNA ribosomialeo ribosomiale, in biologia cellulare, è il componente strutturale più importante dei ribosomi. Per questo hanno un ruolo indispensabile nella sintesi delle proteine e sono i più abbondanti rispetto agli altri principali tipi di RNA: messaggero e transfer..
La sintesi proteica è un evento cruciale in tutti gli organismi viventi. In precedenza, si credeva che l'RNA ribosomiale non fosse attivamente coinvolto in questo fenomeno e giocasse solo un ruolo strutturale. Oggi ci sono prove che l'RNA ha funzioni catalitiche ed è il vero catalizzatore della sintesi proteica.
Negli eucarioti, i geni che danno origine a questo tipo di RNA sono organizzati in una regione del nucleo chiamata nucleolo. I tipi di RNA sono generalmente classificati in base al loro comportamento nella sedimentazione, motivo per cui sono accompagnati dalla lettera S per "unità di Svedberg".
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Una delle differenze più sorprendenti tra le linee eucariote e procariote è la composizione dell'RNA ribosomiale che costituisce i loro ribosomi. I procarioti hanno ribosomi più piccoli, mentre i ribosomi negli eucarioti sono più grandi.
I ribosomi sono divisi in subunità grandi e piccole. Il piccolo contiene una singola molecola di RNA ribosomiale, mentre il grande contiene una molecola più grande e due più piccole, nel caso degli eucarioti..
Il più piccolo RNA ribosomiale nei batteri può essere compreso tra 1.500 e 3.000 nucleotidi. Nell'uomo, l'RNA ribosomiale raggiunge lunghezze maggiori, tra 1800 e 5000 nucleotidi.
I ribosomi sono le entità fisiche in cui avviene la sintesi proteica. Sono composti da circa il 60% di RNA ribosomiale. Il resto sono proteine.
Storicamente, l'RNA ribosomiale è identificato dal coefficiente di sedimentazione delle particelle sospese centrifugate in condizioni standard, che è indicato dalla lettera S per "unità di Svedberg"..
Una delle proprietà interessanti di questa unità è che non è additiva, ovvero 10S più 10S non sono 20S. Per questo motivo c'è una certa confusione relativa alla dimensione finale dei ribosomi..
In batteri, archaea, mitocondri e cloroplasti, la piccola unità del ribosoma contiene l'RNA ribosomiale 16S. Mentre la subunità grande contiene due specie di RNA ribosomiale: 5S e 23S.
Negli eucarioti, invece, l'RNA ribosomiale 18S si trova nella subunità piccola e la subunità grande, 60S, contiene tre tipi di RNA ribosomiale: 5S, 5.8S e 28S. In questo lignaggio, i ribosomi tendono ad essere più grandi, più complessi e più abbondanti rispetto ai procarioti..
L'RNA ribosomiale è il componente centrale dei ribosomi, quindi la sua sintesi è un evento indispensabile nella cellula. La sintesi avviene nel nucleolo, una regione all'interno del nucleo che non è delimitata da una membrana biologica.
Il macchinario è responsabile dell'assemblaggio delle unità ribosomiche in presenza di determinate proteine.
I geni dell'RNA ribosomiale sono organizzati in modi diversi a seconda del lignaggio. Ricorda che un gene è un segmento di DNA che codifica per un fenotipo.
Nel caso dei batteri, i geni per gli RNA ribosomiali 16S, 23S e 5S sono organizzati e trascritti insieme in un operone. Questa organizzazione "geni insieme" è molto comune nei geni procarioti..
Al contrario, gli eucarioti, organismi più complessi con un nucleo delimitato dalla membrana, sono organizzati in tandem. In noi umani, i geni che codificano per l'RNA ribosomiale sono organizzati in cinque "cluster" situati sui cromosomi 13, 14, 15, 21 e 22. Queste regioni sono chiamate NOR.
Nella cellula, l'RNA polimerasi è un enzima responsabile dell'aggiunta di nucleotidi ai filamenti di RNA. Formano una molecola di questi da una molecola di DNA. Questo processo di formazione di un RNA a seguito di un temperamento del DNA è noto come trascrizione. Esistono vari tipi di RNA polimerasi.
Generalmente la trascrizione degli RNA ribosomiali viene effettuata dalla RNA polimerasi I, ad eccezione dell'RNA ribosomiale 5S, la cui trascrizione è effettuata dalla RNA polimerasi III. Il 5S ha anche la particolarità di essere trascritto al di fuori del nucleolo.
I promotori della sintesi dell'RNA sono costituiti da due elementi ricchi di sequenze GC e da una regione centrale, qui inizia la trascrizione.
Nell'uomo, i fattori trascrizionali necessari per il processo si legano alla regione centrale e danno origine al complesso di pre-iniziazione, che consiste nella scatola TATA e nei fattori associati alla TBP..
Una volta che tutti i fattori sono insieme, l'RNA polimerasi I, insieme ad altri fattori di trascrizione, si lega alla regione centrale del promotore per formare il complesso di iniziazione..
Successivamente, avviene la seconda fase del processo di trascrizione: l'allungamento. Qui avviene la trascrizione stessa e coinvolge la presenza di altre proteine catalitiche, come la topoisomerasi..
Negli eucarioti, le unità trascrizionali dei geni ribosomiali hanno una sequenza di DNA all'estremità 3 'con una sequenza nota come casella Sal, che indica la fine della trascrizione.
Dopo la trascrizione degli RNA ribosomiali ordinati in tandem, la biogenesi dei ribosomi avviene nel nucleolo. I trascritti del gene ribosomiale maturano e si associano alle proteine per formare unità ribosomiali.
Prima della conclusione, si verifica la formazione di una serie di "riboproteine". Come negli RNA messaggeri, il processo di giunzione è guidato da piccole ribonucleoproteine nucleolari o snRNP.
Il giunzione è un processo in cui vengono eliminati gli introni (sequenze non codificanti) che di solito "interrompono" gli esoni (sequenze che codificano per il gene in questione).
Il processo porta a intermedi di 20S contenenti 18S rRNA e 32S, contenenti 5.8S e 28S rRNA.
Dopo che hanno avuto origine gli RNA ribosomiali, subiscono ulteriori modifiche. Questi comportano metilazione (aggiunta di un gruppo metile) di circa 100 nucleotidi per ribosoma nel gruppo 2'-OH del ribosoma. Inoltre, si verifica l'isomerizzazione di oltre 100 uridine nella forma pseudo-uridina..
Come il DNA, l'RNA è composto da una base azotata legata covalentemente a una spina dorsale di fosfato..
Le quattro basi azotate che le formano sono adenina, citosina, uracile e guanina. Tuttavia, a differenza del DNA, l'RNA non è una molecola a doppia banda, ma una singola banda..
Come l'RNA di trasferimento, l'RNA ribosomiale è caratterizzato da una struttura secondaria abbastanza complessa, con regioni di legame specifiche che riconoscono l'RNA messaggero e gli RNA di trasferimento..
La funzione principale dell'RNA ribosomiale è quella di fornire una struttura fisica che consenta di prendere e decodificare l'RNA messaggero in amminoacidi, per formare proteine.
Le proteine sono biomolecole con un'ampia gamma di funzioni, dal trasporto di ossigeno, come l'emoglobina, alle funzioni di supporto.
L'RNA ribosomiale è ampiamente utilizzato, sia nel campo della biologia molecolare e dell'evoluzione, sia in medicina..
Se vuoi conoscere le relazioni filogenetiche più problemi tra due gruppi di organismi - cioè come gli organismi sono correlati tra loro, in termini di parentela - i geni dell'RNA ribosomiale sono spesso usati come tag.
Sono molto utili come marcatori molecolari grazie alle loro basse velocità evolutive (questi tipi di sequenze sono conosciute come "sequenze conservate").
Infatti, una delle più famose ricostruzioni filogenetiche nell'area della biologia è stata eseguita da Carl Woese e colleghi utilizzando sequenze di RNA ribosomiale 16S. I risultati di questo studio hanno permesso di suddividere gli organismi viventi in tre domini: archaea, batteri ed eucarioti..
D'altra parte, l'RNA ribosomiale è spesso l'obiettivo di molti antibiotici utilizzati in medicina per curare una vasta gamma di malattie. È logico presumere che attaccando il sistema di produzione delle proteine di un batterio, questo ne risentirà immediatamente..
Si ipotizza che i ribosomi, come li conosciamo oggi, abbiano iniziato la loro formazione in tempi molto remoti, vicini alla formazione di LUCA (per il suo acronimo in Ultimo antenato comune universale inglese o ultimo antenato comune universale).
In effetti, una delle ipotesi sull'origine della vita afferma che la vita abbia avuto origine da una molecola di RNA, poiché ha le capacità autocatalitiche necessarie per essere considerata una delle molecole precursori della vita..
I ricercatori propongono che gli attuali precursori dei ribosomi non fossero così selettivi con gli amminoacidi, accettando sia gli isomeri l che d. Oggi è ampiamente noto che le proteine sono formate esclusivamente dalla forma amminica l.
Inoltre, l'RNA ribosomiale ha la capacità di catalizzare la reazione della peptidil transferasi Questa caratteristica di fungere da deposito di nucleotidi, unita alle sue capacità catalitiche, ne fanno un elemento chiave nell'evoluzione delle prime forme sulla terra.
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