RNR funkcijos, struktūra ir tipai

The RNR arba RNR (ribonukleino rūgštis) yra nukleorūgšties tipas, esantis eukariotiniuose organizmuose, prokariotuose ir virusuose. Tai yra nukleotidų polimeras, kuriame yra keturių tipų azoto bazės: adeninas, guaninas, citozinas ir uracilas..

RNR paprastai randama kaip viena juosta (išskyrus kai kuriuos virusus), linijiniu būdu arba sudarant sudėtingų struktūrų seriją. Iš tiesų, RNR turi struktūrinį dinamiškumą, kuris nėra pastebėtas dvigubame DNR spirale. Įvairios RNR funkcijos turi labai įvairias funkcijas.

Ribosomos RNR yra ribosomų dalis, kurios yra atsakingos už baltymų sintezę ląstelėse. Žiniasklaidos RNR veikia kaip tarpininkai ir perduoda genetinę informaciją į ribosomą, kuri perduoda pranešimą iš nukleotidų sekos į aminorūgščių seką.

Perdavimo RNR yra atsakingos už įvairių tipų aminorūgščių -20 aktyvavimą ir perdavimą iš viso į ribosomas. Kiekvienai aminorūgščiai yra perdavimo RNR molekulė, kuri atpažįsta seką RNS.  

Be to, yra ir kitų tipų RNR, kurie tiesiogiai nedalyvauja baltymų sintezėje ir dalyvauja genų reguliavime.

Indeksas

• 1 Struktūra
  • 1.1. Nukleotidai
  • 1.2 RNR grandinė
  • 1.3 RNR stabilizuojančios pajėgos
• 2 RNR tipai ir funkcijos
  • 2.1. Messenger RNR
  • 2.2 ribosomos RNR
  • 2.3. RNR perdavimas
  • 2.4 MikroRNR
  • 2,5 nutildančio RNR
• 3 DNR ir RNR skirtumai
• 4 Kilmė ir evoliucija
• 5 Nuorodos

Struktūra

Pagrindiniai RNR vienetai yra nukleotidai. Kiekvieną nukleotidą sudaro azoto bazė (adeninas, guaninas, citozinas ir uracilas), pentozė ir fosfato grupė..

Nukleotidai

Azoto bazės yra gautos iš dviejų pagrindinių junginių: pirimidinų ir purinų.

Iš purinų gautos bazės yra adeninas ir guaninas, o bazės, gautos iš pirimidinų, yra citozinas ir uracilas. Nors tai yra labiausiai paplitusios bazės, nukleino rūgštys taip pat gali būti kitų tipų bazės, kurios yra retesnės.

Kalbant apie pentozę, jie yra d-ribozės vienetai. Todėl nukleotidai, kurie sudaro RNR, vadinami "ribonukleotidais"..

RNR grandinė

Nukleotidai yra susieti cheminėmis jungtimis, kurios apima fosfatų grupę. Jų formavimui, fosfatų grupė nukleotido 5 'gale yra prijungta prie hidroksilo grupės (-OH) kito nukleotido 3' gale, taip sukuriant fosfodiesterio tipo ryšį..

Be nukleorūgšties grandinės, fosfodiesterio jungtys yra tokios pačios. Todėl yra poliaus poliarizacija, išskiriant 3 'ir 5' galą.

Pagal susitarimą, nukleino rūgščių struktūra yra pavaizduota 5 'gale kairėje ir 3' galas dešinėje.

DNR transkripcijos RNR produktas yra paprasta grandinė, kuri sukasi į dešinę, spiralinės konformacijos pagrindu. Purinų sąveika yra daug didesnė nei dviejų pirimidinų sąveika pagal jų dydį.

RNR negalime kalbėti apie tradicinę antrinę struktūrą ir nuorodą, kaip ir dvigubą DNR spiralę. Kiekvienos RNR molekulės trimatė struktūra yra unikali ir sudėtinga, panaši į baltymų struktūrą (logiškai, negalime globalizuoti baltymų struktūros)..

Jėgos, stabilizuojančios RNR

Yra silpnos sąveikos, kurios prisideda prie RNR stabilizavimo, ypač bazių kaupimo, kai žiedai yra vienas virš kito. Šis reiškinys taip pat prisideda prie DNR spirito stabilumo.

Jei RNR molekulė suranda papildomą seką, jie gali susieti ir sudaryti dvigubos grandinės struktūrą, kuri sukasi į dešinę. Pagrindinė forma yra A tipas; kaip ir Z formų atveju, jie buvo įrodyti tik laboratorijoje, o B forma nebuvo pastebėta.

Paprastai yra trumpų sekų (pvz., UUGG), esančių RNR pabaigoje ir turinčios savitumo formą. kilpos stabilus. Ši seka dalyvauja trimačio RNR struktūros sulankstyme.

Be to, kitose vietose, kurios nėra tipinės bazinės poros (AU ir CG), gali būti sudarytos vandenilio jungtys. Viena iš šių sąveikų atsiranda tarp ribozės 2'-OH su kitomis grupėmis.

Įvairių RNR struktūrų atskiedimas padėjo parodyti daugelį šios nukleino rūgšties funkcijų.

RNR tipai ir funkcijos

Yra dviejų tipų RNR: informacinė ir funkcinė. Pirmoje grupėje yra RNR, kurios dalyvauja baltymų sintezėje ir veikia kaip proceso tarpininkai; informacinės RNR yra pasiuntinių RNR.

Priešingai, antrajai klasei priklausančios RNR, funkcinės, nesukelia naujos baltymų molekulės ir pati RNR yra galutinis produktas. Tai yra perdavimo RNR ir ribosomų RNR.

Žinduolių ląstelėse 80% RNR yra ribosomos RNR, 15% yra RNR ir tik maža dalis atitinka RNS. Šie trys tipai bendradarbiauja siekdami baltymų biosintezės.

Be to, yra ir mažų branduolinių RNR, mažų citoplazminių RNR ir mikroRNR. Be to, kiekvienas iš svarbiausių tipų bus išsamiai aprašytas:

Messenger RNR

Eukariotuose DNR yra apribota branduoliu, o baltymų sintezė vyksta ląstelės citoplazmoje, kurioje yra ribosomos. Šiam erdviniam atskyrimui turi būti tarpininkas, kuris perduoda pranešimą iš branduolio į citoplazmą ir kad ši molekulė yra pasiuntinio RNR.

Žiniasklaidos RNR, sutrumpinta mRNR, yra tarpinė molekulė, turinti DNR koduotą informaciją ir nurodanti aminorūgščių seką, kuri sukels funkcinį baltymą.

Sąvoka „pasiuntinio RNR“ buvo pasiūlyta 1961 m. François Jacob ir Jacques Monod apibūdinti RNR dalį, kuri perdavė pranešimą iš DNR į ribosomas..

MRNR sintezės procesas iš DNR grandinės yra žinomas kaip transkripcija ir vyksta skirtingai tarp prokariotų ir eukariotų. 

Genų ekspresiją reguliuoja keletas veiksnių ir priklauso nuo kiekvienos ląstelės poreikių. Transkripcija yra suskirstyta į tris etapus: pradėjimas, pailgėjimas ir nutraukimas.

Transkripcija

DNR replikacijos procesas, kuris vyksta kiekviename ląstelių dalijime, kopijuoja visą chromosomą. Tačiau transkripcijos procesas yra daug selektyvesnis, susijęs tik su specifiniais DNR grandinės segmentais ir nereikalauja grunto..

Į Escherichia coli -bakterija, geriausiai tiriama biologiniuose moksluose - transkripcija prasideda nuo dvigubo DNR spiralės atsiskyrimo ir susidaro transkripcijos kilpa. RNR polimerazės fermentas yra atsakingas už RNR sintezę ir, kaip ir transkripcija, DNR grandinė grįžta į pradinę formą.

Inicijavimas, pailgėjimas ir nutraukimas

Transkripcija nėra inicijuojama atsitiktinėse DNR molekulės vietose; yra šio reiškinio specializuotos svetainės, vadinamos reklamuotojais. Į E. coli RNR polimerazė yra susieta su keliomis bazinėmis poromis virš baltos srities.

Sekos, kuriose sujungtos transkripcijos faktoriai, yra gana konservuotos tarp skirtingų rūšių. Viena iš geriausiai žinomų reklamuotojų sekų yra TATA langelis.

Pailgėjimu RNR polimerazės fermentas į 3'-OH galą prideda naujus nukleotidus, vadovaudamasis 5 'iki 3' kryptimi. Hidroksilo grupė veikia kaip nukleofilas, užpulsianti pridėtos nukleotido alfa fosfatą. Ši reakcija išskiria pirofosfatą.

Tik viena DNR kryptis naudojama sintezuoti pasiuntinio RNR, kuris nukopijuojamas 3–5 'kryptimi (naujos RNR juostos antiparalelinė forma). Pridėtas nukleotidas turi atitikti bazinį poravimą: U suporavimą su A ir G su C.

RNR polimerazė sustabdo procesą, kai nustato regionus, turinčius daug citozino ir guanino. Galiausiai, nauja RNS molekulė yra atskirta nuo komplekso.

Transkripcija prokariotuose

Prokariotuose RNS molekulė gali koduoti daugiau nei vieną baltymą.

Kai mRNR koduoja išskirtinai baltymą arba polipeptidą, tai vadinama monocistronine mRNR, bet jei ji koduoja daugiau nei vieną baltymų produktą, mRNR yra policistinė (atkreipkite dėmesį, kad šiame kontekste terminas cistron reiškia geną).

Transkripcija eukariotuose

Eukariotiniuose organizmuose didžioji dauguma mRNR yra monocistroninės, o transkripcijos mechanizmas šioje organizmų linijoje yra daug sudėtingesnis. Jiems būdingos trys RNR polimerazės, pažymėtos I, II ir III, kiekviena jų turi specifines funkcijas.

I yra atsakingas už pre-rRNR sintezę, II sintezuoja pasiuntinių RNR ir kai kurias specialias RNR. Galiausiai III yra atsakingas už RNR, 5S ribosomų ir kitą mažą RNR.

Messenger RNR eukariotuose

„Messenger“ RNR eukariotuose atlieka keletą specifinių modifikacijų. Pirmasis apima „dangtelio“ pridėjimą prie 5 'galo. Chemiškai, dangtelis yra 7-metilguanozino liekana, pritvirtinta prie galo 5 ', 5'-trifosfato ryšiu.

Šios zonos funkcija yra apsaugoti RNR nuo galimo ribonukleazių skaidymo (fermentų, kurie suskirsto RNR į mažesnius komponentus)..

Be to, atsiranda 3 'galo pašalinimas ir pridedama 80-250 adenino liekanų. Ši struktūra yra žinoma kaip poliA "uodega" ir tarnauja kaip jungiamoji zona daugeliui baltymų. Kai prokariotas įgyja uodegą, poliA skatina jo degradaciją.

Kita vertus, šis pasiuntinys transkribuojamas su intronais. Intronai yra DNR sekos, kurios nėra geno dalis, bet „nutraukia“ seką. Intronai nėra išversti ir todėl turi būti pašalinti iš pasiuntinio.

Dauguma stuburinių genų turi intronus, išskyrus genus, kurie koduoja histonus. Panašiai intronų skaičius genuose gali skirtis nuo kelių iki dešimčių.

Skirstymas RNR

Spjaustymas RNR arba splazavimo procesas apima intronų pašalinimą pasiuntinio RNR.

Kai kurie branduoliniuose ar mitochondrijų genuose randami intronai gali atlikti šį procesą šlifavimas be fermentų ar ATP. Vietoj to šis procesas atliekamas naudojant transesterifikavimo reakcijas. Šis mechanizmas buvo aptiktas piliakalnio protozete Tetrahymena thermophila.

Priešingai, yra kita pasiuntinių grupė, kuri negali tarpininkauti savo šlifavimas, todėl jiems reikia papildomos mašinos. Šiai grupei priklauso gana daug branduolinių genų.

Procesas šlifavimas jį medijuoja baltymų kompleksas, vadinamas spiceosome arba splicing kompleksu. Sistema susideda iš specializuotų RNR kompleksų, vadinamų branduoliniais mažais ribonukleoproteinais (RNP)..

Yra penki RNP tipai: U1, U2, U4, U5 ir U6, kurie randami branduolyje ir tarpininkauja procesui. šlifavimas.

The šlifavimas gali gaminti daugiau nei vieną baltymų tipą - tai žinoma kaip šlifavimas alternatyva -, kadangi egzonai yra išdėstyti diferencijuotai, sukuriant pasiuntinių RNR veisles.

Ribosominė RNR

Ribosomų RNR, sutrumpinta rRNR, randama ribosomose ir dalyvauja baltymų biosintezėje. Todėl tai yra esminė visų ląstelių dalis.

Ribosominė RNR yra susijusi su baltymų molekulėmis (apytiksliai apie 100), kad atsirastų ribosomų presubunidadų. Jie klasifikuojami priklausomai nuo jų sedimentacijos koeficiento, žymimo Svedbergo vienetų raide S.

Ribosomą sudaro dvi dalys: pagrindinis subvienetas ir nepilnametis subvienetas. Abu subvienetai skiriasi prokariotuose ir eukariotuose dėl sedimentacijos koeficiento.

Prokariotai turi didelį 50S subvienetą ir mažą 30S subvienetą, o eukariotuose didelis subvienetas yra 60S ir mažas 40S subvienetas.

Genos, koduojančios ribosomines RNR, yra branduolyje, konkrečioje branduolio srityje, kuri nėra apribota membrana. Ribosomos RNR šiame regione transkribuojamos RNR polimeraze I.

Ląstelėse, kurios sintezuoja didelius baltymų kiekius; Nukleolis yra svarbi struktūra. Tačiau, kai minėtai ląstelei nereikia daug baltymų produktų, branduolys yra beveik nepastebima struktūra..

Ribosomų RNR apdorojimas

Didelis 60S ribosomų subvienetas yra susietas su 28S ir 5.8S fragmentais. Mažo subvieneto (40S) atžvilgiu jis yra susijęs su 18S.

Aukštesnėse eukariotuose pre-rRNR yra koduojama 45S transkripcijos vienete, apimančioje RNR polimerazę I. Šis transkriptas yra apdorojamas brandžios ribosomos RNR 28S, 18S ir 5.8S.

Tęsiant sintezę, pre-rRNR yra susijusi su skirtingais proteinais ir sudaro ribonukleoproteino daleles. Tai vyksta keletas vėlesnių modifikacijų, apimančių 2-OH grupės ribozės metilinimą ir uridino liekanų konversiją į pseudouridiną..

Regioną, kuriame šie pokyčiai įvyksta, kontroliuoja daugiau kaip 150 mažų nukleolinių RNR molekulių, kurios turi galimybę prijungti prie pre-rRNS.

Priešingai nei likusioje pre-rRNR dalyje, 5S transkribuoja RNR polimerazė III nukleoplazmoje, o ne branduolio viduje. Sintetinant, į branduolį perkeliama su 28S ir 5.8S, sudarant ribosominius vienetus.

Surinkimo proceso pabaigoje branduolinės poros perduoda subvienetus į citoplazmą.

Poliribosomos

Gali atsitikti taip, kad pasiuntinio RNR molekulė tuo pačiu metu atsiranda keletui baltymų, jungianti daugiau nei vieną ribosomą. Vertimo proceso eigoje pasiuntinio pabaiga yra nemokama ir ją gali paimti kita ribosoma, pradedant naują sintezę.

Todėl yra įprasta surasti ribosomas, sugrupuotas (tarp 3 ir 10) vienoje RADR molekulėje, ir ši grupė vadinama poliribosoma.

Perkelkite RNR

Perdavimo RNR yra atsakinga už aminorūgščių perdavimą, nes vyksta baltymų sintezės procesas. Jie susideda iš maždaug 80 nukleotidų (palyginti su „RNS“, tai „maža“ molekulė).

Struktūra turi raukšles ir kryžius, panašius į trispalvę su trimis rankomis. Viename gale yra adenilo žiedas, kuriame ribozės hidroksilo grupė tarpininkauja jungiantis prie transportuojamos aminorūgšties..

Skirtingi RNR yra sujungti tik su vienu iš dvidešimties aminorūgščių, kurios sudaro baltymus; kitaip tariant, tai yra transporto priemonė, kuri transportuoja pagrindinius baltymų statybos blokus. Perkėlimo RNR kompleksas kartu su aminorūgštimi vadinamas aminoacil-tRNR.

Be to, vertimo procese, kuris vyksta dėl ribosomų, kiekviena RNR perduoda RNS specifinį kodoną. Kai jis atpažįstamas, atitinkama aminorūgštis išsiskiria ir tampa sintezuoto peptido dalimi.

Norint atpažinti aminorūgščių, kurios turi būti pristatytos, tipą, RNR turi „antikodoną“, esantį molekulės viduryje. Šis antikodonas gali sudaryti vandenilio jungtis su komplementinėmis bazėmis, esančiomis pasiuntinio DNR.

MikroRNR

MikroRNR arba mRNR yra trumpas vienos rūšies RNR tipas, tarp 21 ir 23 nukleotidų, kurių funkcija yra reguliuoti genų ekspresiją. Kadangi ji ne verčia į baltymus, paprastai ji vadinama nekoduojančia RNR.

Kaip ir kitų tipų RNR, mikroRNR apdorojimas yra sudėtingas ir apima daug baltymų.

MikroRNR atsiranda dėl ilgesnių pirmtakų, vadinamų mRNA-pri, kilusių iš pirmojo geno transkripto. Ląstelės branduolyje šie pirmtakai yra modifikuoti mikroprocesorių komplekse ir rezultatas yra prieš miRNR..

Pre-mRNR yra 70 nukleotidų šakės, kurios toliau apdoroja citoplazmoje fermentą, vadinamą Dicer, kuris surenka RNR sukeltą slopinimo kompleksą (RISC) ir pagaliau sintetina mRNR..

Šios RNR gali reguliuoti genų ekspresiją, nes jos papildo specifinius pasiuntinių RNR. Sujungus su savo tikslu, miRNA gali sugriauti pasiuntinį, arba netgi ją sugadinti. Todėl ribosomas negali transliuoti minėto transkripto.

RNR slopinimas

Konkretus mikroRNR tipas yra mažas trukdantis RNR (siRNA), taip pat vadinamas RNS slopinimu. Jie yra trumpi RNR, tarp 20–25 nukleotidų, kurie trukdo tam tikrų genų ekspresijai.

Jos yra labai perspektyvios mokslinių tyrimų priemonės, nes jos leidžia slopinti dominančią geną ir taip tirti jo galimą funkciją.

DNR ir RNR skirtumai

Nors DNR ir RNR yra nukleino rūgštys ir iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti labai panašios, jos skiriasi keliomis jų cheminėmis ir struktūrinėmis savybėmis. DNR yra dvigubos juostos molekulė, o RNR yra paprasta juosta.

Todėl RNR yra universalesnė molekulė ir gali priimti daug įvairių trimatių formų. Tačiau tam tikri virusai genetinėje medžiagoje turi dvigubą RNR.

RNR nukleotiduose cukraus molekulė yra ribozė, o DNR ji yra deoksiribozė, kuri skiriasi tik esant deguonies atomai..

Fosfodiesterio jungtis DNR ir RNR skelete yra linkusi lėtai hidrolizuoti ir be fermentų. Esant šarmingumui, RNR yra greitai hidrolizuojama dėl papildomos hidroksilo grupės, o DNR nėra.

Panašiai azoto bazės, sudarančios DNR nukleotidus, yra guaninas, adeninas, timinas ir citozinas; Kita vertus, timino RNR yra pakeista uracilu. Uracil gali būti suporuotas su adeninu, kaip ir timinas DNR.

Kilmė ir evoliucija

RNR yra vienintelė žinoma molekulė, galinti kaupti informaciją ir katalizuoti chemines reakcijas tuo pačiu metu; todėl keli autoriai siūlo, kad RNR molekulė būtų gyvybiškai svarbi. Keista, kad ribosomų substratai yra kitos RNR molekulės.

Ribozimų aptikimas paskatino biocheminį „fermento“ apibrėžimą, nes terminas buvo vartojamas tik baltymams, turintiems katalizinį aktyvumą, ir padėjo išlaikyti scenarijų, kai pirmieji gyvenimo būdai naudojo tik RNR kaip genetinę medžiagą.

Nuorodos

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Ląstelės molekulinė biologija. 4-asis leidimas. Niujorkas: Garland Science. Nuo DNR iki RNR. Galima rasti adresu: ncbi.nlm.nih.gov
2. Berg, J. M., Stryer, L., ir Tymoczko, J. L. (2007). Biochemija. Aš atvirkščiai.
3. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Biologija. Red. Panamericana Medical.
4. Griffiths, A.J.F., Gelbart, W.M., Miller, J.H., et al. (1999). Šiuolaikinė genetinė analizė. Niujorkas: W. H. Freeman. Genai ir RNR. Galima rasti adresu: ncbi.nlm.nih.gov
5. Guyton, A.C., Hall, J. E., ir Guyton, A.C.. Medicinos fiziologijos sutartis. Elsevier.
6. Hall, J. E. (2015). Guyton ir Hall medicinos fiziologijos e-knygos vadovėlis. Elsevier sveikatos mokslai.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., et al. (2000) Molekulinės ląstelės biologija. 4-asis leidimas. Niujorkas: W. H. Freeman. 11.6 skirsnis. RRNR ir tRNR apdorojimas. Galima rasti adresu: ncbi.nlm.nih.gov
8. Nelsonas, D.L., Lehninger, A.L., & Cox, M.M.. Lehninger biochemijos principai. Macmillan.