ARN RIBOSÒMIC: COM ES SINTETITZA, TIPUS I ESTRUCTURA, FUNCIONS - BIOLOGIA - 2025

El ARN ribosomal o ribosòmic, en biologia cel·lular, és el component estructural més important dels ribosomes. Per això, posseeixen un paper indispensable en la síntesi de les proteïnes i és el més abundant en relació amb els altres tipus principals d'ARN: missatger i de transferència.

La síntesi de les proteïnes és un esdeveniment crucial en tots els organismes vius. Anteriorment, es creia que l'ARN ribosomal no participava activament en aquest fenomen, i que només exercia un paper estructural. Avui dia es té evidència que l'ARN posseeix funcions catalítiques i és el veritable catalitzador de la síntesi proteica.

Font: Jane Richardson (Dcrjsr), from Wikimedia Commons

En els eucariotes, els gens que donen origen a aquest tipus d'ARN, es troben organitzats en una regió de l'nucli anomenada nuclèol. Els tipus d'ARN solen classificar-se en funció del seu comportament en la sedimentació, per això s'acompanyen amb la lletra S d ' "unitats Svedberg".

tipus

Una de les diferències més resaltantes entre els llinatges eucariotes i procariotes és la composició pel que fa a l'ARN ribosomal que constitueix els seus ribosomes. Els procariotes posseeixen ribosomes més petits, mentre que els ribosomes en eucariotes són més grans.

Els ribosomes es divideixen en subunitat gran i petita. La petita conté un sola molècula d'ARN ribosomal, mentre que la gran conté una molècula més gran i dues més petites, en el cas dels eucariotes.

L'ARN ribosomal més petits en bacteris pot tenir de 1500-3000 nucleòtids. En els humans l'ARN ribosomal arriba longituds majors, entre 1800 i 5000 nucleòtids.

Els ribosomes són les entitats físiques on ocorre la síntesi de proteïna. Estan compost d'un 60% d'ARN ribosomal, aproximadament. La resta són proteïnes.

unitats Svedberg

Històricament, l'ARN ribosomal s'identifica pel coeficient de sedimentació de les partícules en suspensió centrifugades sota condicions estàndard, que es denota amb la lletra S d ' "unitats Svedberg".

Una de les propietats interessants d'aquesta unitat és que no és additiva, és a dir, 10S mes 10S no són 20S. Per aquesta raó hi ha certa confusió relacionada a la mida final dels ribosomes.

procariotes

En els bacteris, arqueobacteris, mitocondris i cloroplasts, la unitat petita de l'ribosoma conté el 16S ARN ribosomal. Mentre que la subunitat gran conté dues espècies d'ARN ribosòmic: la 5S i la 23S.

eucariotes

Els eucariotes, d'altra banda, l'ARN ribosomal 18S es troba a la subunitat petita i la subunitat gran, 60S, conté tres tipus d'ARN ribosomal: 5S, 5,8S i 28S. En aquest llinatge, els ribosomes solen ser més grans, complexos i abundants que en els procariotes.

Com es sintetitza?

Ubicació dels gens

L'ARN ribosomal és el component central dels ribosomes, pel que la seva síntesi és un esdeveniment indispensable en la cèl·lula. La síntesi té lloc en el nuclèol, una regió a l'interior de l'nucli que no està delimitada per una membrana biològica.

La maquinària s'encarrega d'acoblar les unitats dels ribosomes en presència de certes proteïnes.

Els gens de l'ARN ribosomal s'organitzen de diferents maneres depenent de l'llinatge. Recordem que un gen és un segment d'ADN que codifica per a un fenotip.

En el cas dels bacteris, els gens per als ARN ribosomals 16S, 23S i 5S estan organitzats i es transcriuen junts en un operó. Aquesta organització de "gens junts" és molt comú en els gens de procariotes.

En contrast, els eucariotes, organismes més complexos i amb un nucli delimitat per membrana, estan organitzats en tàndem. En nosaltres, els humans, els gens que codifiquen per l'ARN ribosomal s'organitza en cinc "grups" ubicats en els cromosomes 13, 14, 15, 21 i 22. Aquestes regions s'anomenen NOR.

Inici de la transcripció

En la cèl·lula, l'ARN polimerasa és un enzim encarregada d'afegir nucleòtids a les fibres d'ARN. Formen una molècula d'aquestes a partir d'una molècula d'ADN. Aquest procés de formació d'un ARN seguint com temperat un ADN es coneix com transcripció. Hi ha diversos tipus d'ARN polimerases.

Generalment, la transcripció dels ARN ribosomals és duta a terme per l'ARN polimerasa I, a excepció de l'ARN ribosomal 5S, la transcripció és executada per l'ARN polimerasa III. El 5S també té la peculiaritat que és transcrit fora de l'nuclèol.

Els promotors de la síntesi d'ARN consisteixen en dos elements rics en seqüències de GC i d'una regió central, aquí comença la transcripció.

En els humans, els factors transcripcions necessaris per al procés, s'uneixen a la regió central i donen lloc a el complex de pre-iniciació, que consisteix en la caixa TATA i factors associats a TBP.

Una vegada que tots els factors estan junts, l'ARN polimerasa I, juntament amb altres factors de transcripció, s'uneixen a la regió central de promotor per formar el complex d'iniciació.

Elongació i fi de la transcripció

Posteriorment, passa el segon pas de l'procés de transcripció: l'elongació. Aquí passa la transcripció pròpiament dita i involucra la presència d'altres proteïnes catalítiques, com la topoisomerasa.

En els eucariotes, les unitats transcripcionals dels gens ribosomals posseeixen una seqüència d'ADN en l'extrem 3'amb una seqüència coneguda com a caixa Sal, que indica la fi de la transcripció.

Després que passa la transcripció dels ARN ribosomals ordenats en tàndem, ocorre la biogènesi dels ribosomes que té lloc al nuclèol. Els transcrits dels gens ribosomals maduren i s'associen amb proteïnes per formar les unitats ribosomals.

Abans de l'acabament, ocorre la formació d'una sèrie de "riboproteínas". A l'igual que en els ARN missatgers, el procés de splicing és dirigit per ribonucleoproteínas petites nucleolares o snRNPs, per les seves sigles en anglès.

L'splicing és un procés on s'eliminen els introns (seqüències no codificants) que solen estar "interrompent" als exons (seqüències que sí codifiquen per al gen en qüestió).

El procés porta a intermediaris de 20S que contenen l'ARNr 18S i de 32S, que contenen els ARNr 5,8S i 28S.

Modificacions post-transcripcionals

Després que s'originen els ARN ribosomals, aquests pateixen modificacions addicionals. Aquestes involucren metilacions (addició d'un grup metil) de més o menys 100 nucleòtids per ribosoma en el grup 2'-OH de la ribosoma. A més, ocorre la isomerització de més de 100 uridinas a la forma de pseudo-uridina.

estructura

A l'igual que l'ADN, l'ARN està compost d'una base nitrogenada unida mitjançant un enllaç covalent a una esquelet de fosfats.

Les quatre bases nitrogenades que els formen són adenina, citosina, uracil i guanina. No obstant això, a diferència de l'ADN, l'ARN no és una molècula doble banda, sinó simple banda.

A l'igual que l'ARN de transferència, l'ARN ribosomal es caracteritza per posseir una estructura secundària força complexa, amb regions específiques d'unió que reconeixen a l'ARN missatger i als ARN de transferència.

funcions

La funció principal de l'ARN ribosomal de proveir una estructura física que permeti prendre l'ARN missatger i descodificar-en aminoàcids, per formar les proteïnes.

Les proteïnes són biomolècules amb una àmplia gamma de funcions - des del transport d'oxigen, com l'hemoglobina, fins a funcions de sosteniment.

aplicabilitat

L'ARN ribosomal és usat extensament, tant en el camp de la biologia molecular i evolució, com el la medicina.

Si es desitja conèixer les relacions filogenètiques més problemes entre dos grups d'organismes - és a dir, com es relacionen els organismes entre si, en termes de parentiu - sol usar-se com marcats els gens de l'ARN ribosomal.

Són molt útils com a marcadors moleculars gràcies a les seves baixes taxes evolutives (a aquest tipus de seqüències se'ls coneix com "seqüències conservades").

De fet, una de les reconstruccions filogenètiques més famoses en l'àrea de la biologia va ser realitzada per Carl Woese i col·laboradors utilitzant les seqüències de l'ARN ribosomal 16S. Els resultats d'aquest estudi van permetre dividir els organismes vius en tres dominis: arqueges, bacteris i eucariotes.

D'altra banda, l'ARN ribosomal sol ser l'objectiu de molts antibiòtics que s'usen en l'àrea de la medicina per curar un ampli rang de malalties. És lògic assumir que a l'atacar el sistema de producció de proteïnes d'un bacteri, aquesta es veurà afectada immediatament.

evolució

S'especula que els ribosomes, tal com els coneixem avui en dia, van començar la seva formació en temps molt remots, propers a la formació d'LUCA (per les seves sigles en anglès last universal common Ancestor o últim avantpassat comú universal).

De fet, una de les hipòtesis referents a l'origen de la vida planteja que la vida es va originar a partir d'una molècula d'ARN - ja que posseeix les capacitats autocatalíticas necessàries per a ser considerada una de les molècules precursores de la vida.

Els investigadors proposen que els precursors dels ribosomes actuals no eren tan selectiu amb els aminoàcids, acceptant tots dos isòmers li d. Avui dia, és àmpliament conegut que les proteïnes es formen exclusivament d'amino de forma l.

A més, l'ARN ribosomal posseeix l'habilitat de catalitzar la reacció de la peptidil transferasa Aquesta característica de servir com un repositori de nucleòtids, units a les seves capacitats catalítiques, el converteixen en un element clau en l'evolució de les primeres formes sobre la terra.

referències

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Bioquímica. 5th edition. New York: WH Freeman. Section 29.3, A Ribosome Is a Ribonucleoprotein Particle (70S) Made of a Small (30S) and a Large (50S) Subunit. Disponible a: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitació a la Biologia. Ed. Mèdica Panamericana.
3. Fox, GE (2010). Origin and evolution of the ribosome. Cold Spring Harbor perspectives in biology, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guyton and Hall textbook of medical physiology e-Book. Elsevier Health Sciences.
5. Lewin, B. (1993). Gens. Volum 1. Reverte.
6. Lodish et, H. (2005). Biologia cel·lular i molecular. Ed. Mèdica Panamericana.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosome structure and the mechanism of translation. Cell, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Casi, CL (2007). Introducció a la microbiologia. Ed. Mèdica Panamericana.
9. Wilson, DN, & Cate, JHD (2012). The structure and function of the Eukaryotic ribosome. Cold Spring Harbor perspectives in biology, 4 (5), a011536.