RNA ribosom: bagaimana disintesis, jenis dan struktur, fungsi

RNA ribosom atau ribosom, biologi sel, adalah komponen struktural yang paling penting dari ribosom . Untuk alasan ini, mereka memiliki peran yang sangat diperlukan dalam sintesis protein dan merupakan yang paling melimpah dalam kaitannya dengan jenis RNA utama lainnya : pembawa pesan dan transfer.

Sintesis protein adalah peristiwa penting dalam semua organisme hidup. Sebelumnya, diyakini bahwa RNA ribosom tidak terlibat secara aktif dalam fenomena ini, dan hanya memainkan peran struktural. Saat ini ada bukti bahwa RNA memiliki fungsi katalitik dan merupakan katalisator sintesis protein yang sebenarnya.

Sumber: Jane Richardson (Dcrjsr) [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], dari Wikimedia Commons

Pada eukariota, gen yang memunculkan jenis RNA ini diatur dalam wilayah nukleus yang disebut nukleolus. Jenis RNA biasanya diklasifikasikan tergantung pada perilaku mereka dalam sedimentasi, itulah sebabnya mereka disertai dengan huruf S untuk “unit Svedberg”.

Indeks artikel

Jenis

Salah satu perbedaan paling mencolok antara garis keturunan eukariotik dan prokariotik adalah komposisi RNA ribosom yang menyusun ribosom mereka . prokariota memiliki ribosom yang lebih kecil, sementara ribosom di eukariota lebih besar.

Ribosom dibagi menjadi subunit besar dan kecil. Yang kecil mengandung satu molekul RNA ribosom tunggal, sedangkan yang besar mengandung satu molekul yang lebih besar dan dua yang lebih kecil, dalam kasus eukariota.

RNA ribosom terkecil pada bakteri dapat berupa 1.500 hingga 3.000 nukleotida. Pada manusia, RNA ribosom mencapai panjang yang lebih besar, antara 1800 dan 5000 nukleotida.

Ribosom adalah entitas fisik di mana sintesis protein terjadi. Mereka terdiri dari 60% RNA ribosom, kira-kira. Sisanya adalah protein.

Satuan Svedberg

Secara historis, RNA ribosom diidentifikasi oleh koefisien sedimentasi partikel tersuspensi yang disentrifugasi dalam kondisi standar, yang dilambangkan dengan huruf S untuk “unit Svedberg.”

Salah satu sifat yang menarik dari unit ini adalah tidak aditif, yaitu 10S ditambah 10S bukan 20S. Untuk alasan ini ada beberapa kebingungan terkait dengan ukuran akhir ribosom.

prokariota

Pada bakteri, archaea, mitokondria, dan kloroplas, unit kecil ribosom mengandung RNA ribosom 16S. Sedangkan subunit besar mengandung dua spesies RNA ribosom: 5S dan 23S.

Eukariota

Pada eukariota, di sisi lain, RNA ribosom 18S ditemukan di subunit kecil dan subunit besar, 60S, mengandung tiga jenis RNA ribosom: 5S, 5.8S, dan 28S. Dalam garis keturunan ini, ribosom biasanya lebih besar, lebih kompleks, dan lebih berlimpah daripada di prokariota.

Bagaimana itu disintesis?

Lokasi gen

RNA ribosom adalah komponen utama dari ribosom, sehingga sintesisnya merupakan peristiwa yang sangat diperlukan dalam sel. Sintesis terjadi di nukleolus, suatu wilayah di dalam nukleus yang tidak dibatasi oleh membran biologis.

Mesin bertanggung jawab untuk merakit unit ribosom di hadapan protein tertentu.

Gen RNA ribosom diatur dengan cara yang berbeda tergantung pada garis keturunan. Ingat bahwa gen adalah segmen DNA yang mengkode fenotipe.

Dalam kasus bakteri, gen untuk RNA ribosom 16S, 23S, dan 5S diatur dan ditranskripsi bersama dalam sebuah operon. Organisasi “gen bersama” ini sangat umum pada gen prokariotik.

Sebaliknya, eukariota, organisme yang lebih kompleks dengan nukleus yang dibatasi membran, diatur bersama-sama. Pada kita manusia, gen yang mengkode RNA ribosom diatur ke dalam lima “kelompok” yang terletak di kromosom 13, 14, 15, 21, dan 22. Daerah ini disebut NOR.

Awal transkripsi

Di dalam sel, RNA polimerase merupakan enzim yang bertugas menambahkan nukleotida pada untaian RNA. Mereka membentuk molekul ini dari molekul DNA. Proses pembentukan RNA berikut sebagai template DNA dikenal sebagai transkripsi. Ada beberapa jenis RNA polimerase.

Umumnya, transkripsi RNA ribosom dilakukan oleh RNA polimerase I, dengan pengecualian RNA ribosom 5S, yang transkripsinya dilakukan oleh RNA polimerase III. 5S juga memiliki kekhasan yang ditranskripsikan di luar nukleolus.

Promotor sintesis RNA terdiri dari dua unsur yang kaya akan sekuens GC dan wilayah pusat, di sini transkripsi dimulai.

Pada manusia, faktor transkripsi yang diperlukan untuk proses mengikat ke wilayah pusat dan menimbulkan kompleks pra-inisiasi, yang terdiri dari kotak TATA dan faktor terkait TBP.

Setelah semua faktor bersama-sama, RNA polimerase I, bersama dengan faktor transkripsi lainnya, berikatan dengan daerah pusat promotor untuk membentuk kompleks inisiasi.

Perpanjangan dan akhir transkripsi

Kemudian, langkah kedua dari proses transkripsi terjadi: pemanjangan. Di sini transkripsi itu sendiri terjadi dan melibatkan keberadaan protein katalitik lain, seperti topoisomerase.

Pada eukariota, unit transkripsi gen ribosom memiliki urutan DNA di ujung 3 ‘dengan urutan yang dikenal sebagai kotak Sal, yang menunjukkan akhir transkripsi.

Setelah transkripsi RNA ribosom yang tersusun secara tandem terjadi, biogenesis ribosom terjadi di dalam nukleolus. Transkrip gen ribosom matang dan berasosiasi dengan protein untuk membentuk unit ribosom.

Sebelum penghentian, pembentukan serangkaian “riboprotein” terjadi. Seperti pada RNA messenger, proses penyambungan didorong oleh ribonukleoprotein nukleolus kecil, atau snRNP, untuk akronimnya dalam bahasa Inggris.

splicing adalah proses dimana intron (non – urutan coding) yang biasanya “mengganggu” ekson (urutan yang menyandikan gen itu sendiri dalam pertanyaan) dihapus.

Proses ini mengarah ke intermediet 20S yang mengandung 18S rRNA dan 32S, yang mengandung 5.8S dan 28S rRNA.

Modifikasi pasca-transkripsi

Setelah RNA ribosom berasal, mereka menjalani modifikasi lebih lanjut. Ini melibatkan metilasi (penambahan gugus metil) sekitar 100 nukleotida per ribosom pada gugus 2′-OH ribosom. Selanjutnya, isomerisasi lebih dari 100 uridin terjadi pada bentuk pseudo-uridin.

Struktur

Seperti DNA , RNA terdiri dari basa nitrogen yang terikat secara kovalen dengan tulang punggung fosfat.

Empat basa nitrogen yang membentuknya adalah adenin, sitosin, urasil, dan guanin. Namun, tidak seperti DNA, RNA bukanlah molekul pita ganda, tetapi pita tunggal.

Seperti RNA transfer, RNA ribosom dicirikan dengan memiliki struktur sekunder yang cukup kompleks, dengan daerah pengikatan spesifik yang mengenali RNA pembawa pesan dan RNA transfer.

Fitur

Fungsi utama RNA ribosom adalah menyediakan struktur fisik yang memungkinkan RNA pembawa pesan diambil dan diterjemahkan menjadi asam amino , untuk membentuk protein.

Protein adalah biomolekul dengan berbagai fungsi – mulai dari mengangkut oksigen, seperti hemoglobin, hingga fungsi pendukung.

Penerapan

RNA ribosom digunakan secara luas, baik di bidang biologi molekuler dan evolusi, dan dalam kedokteran.

Jika diinginkan untuk mengetahui hubungan filogenetik yang paling bermasalah antara dua kelompok organisme – yaitu, bagaimana organisme terkait satu sama lain, dalam hal kekerabatan – gen RNA ribosom sering digunakan sebagai penanda.

Mereka sangat berguna sebagai penanda molekuler berkat tingkat evolusinya yang rendah (jenis urutan ini dikenal sebagai “urutan yang dilestarikan”).

Faktanya, salah satu rekonstruksi filogenetik paling terkenal di bidang biologi dilakukan oleh Carl Woese dan rekannya menggunakan urutan RNA ribosom 16S. Hasil penelitian ini memungkinkan organisme hidup untuk dibagi menjadi tiga domain: archaea, bakteri, dan eukariota.

Di sisi lain, RNA ribosom sering menjadi target banyak antibiotik yang digunakan dalam pengobatan untuk menyembuhkan berbagai macam penyakit. Adalah logis untuk berasumsi bahwa dengan menyerang sistem produksi protein bakteri, itu akan segera terpengaruh.

Evolusi

Diperkirakan bahwa ribosom, seperti yang kita kenal sekarang, memulai pembentukannya di masa yang sangat jauh, dekat dengan pembentukan LUCA ( nenek moyang universal terakhir ).

Faktanya, salah satu hipotesis mengenai asal usul kehidupan menyatakan bahwa kehidupan berasal dari molekul RNA – karena ia memiliki kemampuan autokatalitik yang diperlukan untuk dianggap sebagai salah satu molekul prekursor kehidupan.

Para peneliti mengusulkan bahwa prekursor ribosom saat ini tidak selektif dengan asam amino, menerima baik l dan d isomer. Saat ini, diketahui secara luas bahwa protein dibentuk secara eksklusif dari amino bentuk-l.

Selain itu, RNA ribosom memiliki kemampuan untuk mengkatalisis reaksi transferase peptidil.Karakteristik ini berfungsi sebagai gudang nukleotida, ditambah dengan kemampuan katalitiknya, menjadikannya unsur kunci dalam evolusi bentuk pertama di bumi.

Referensi

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokimia. edisi ke-5. New York: WH Freeman. Bagian 29.3, Ribosom Adalah Partikel Ribonukleoprotein (70S) yang Terbuat dari Subunit Kecil (30S) dan Besar (50S). Tersedia di: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Undangan Biologi . Ed. Medis Panamerika.
  3. Fox, GE (2010). Asal dan evolusi ribosom. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi , 2 (9), a003483.
  4. Hall, JE (2015). Guyton and Hall buku teks fisiologi medis e-Book . Ilmu Kesehatan Elsevier.
  5. Lewin, B. (1993). gen Volume 1. Kembalikan.
  6. Lodish, H. (2005). Biologi seluler dan molekuler . Ed. Medis Panamerika.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Struktur ribosom dan mekanisme translasi. Sel , 108 (4), 557-572.
  8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Kasus, CL (2007). Pengantar mikrobiologi . Ed. Medis Panamerika.
  9. Wilson, DN, & Cate, JHD (2012). Struktur dan fungsi ribosom eukariotik. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi , 4 (5), a011536.