RNA RIBOSOM: BAGAIMANA ITU DISINTESIS, JENIS DAN STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2024

The 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 paling melimpah dalam kaitannya dengan jenis utama RNA lainnya: pembawa pesan dan transfer.

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

Sumber: Jane Richardson (Dcrjsr), dari Wikimedia Commons

Pada eukariota, gen yang menghasilkan jenis RNA ini diatur dalam wilayah inti yang disebut nukleolus. Jenis RNA biasanya diklasifikasikan tergantung pada perilakunya dalam sedimentasi, itulah mengapa mereka disertai dengan huruf S untuk "unit Svedberg".

Jenis

Salah satu perbedaan paling mencolok antara garis keturunan eukariotik dan prokariotik adalah komposisi RNA ribosom yang menyusun ribosomnya. Prokariota memiliki ribosom yang lebih kecil, sedangkan ribosom pada eukariota berukuran lebih besar.

Ribosom dibagi menjadi subunit besar dan kecil. Yang kecil mengandung satu molekul RNA ribosom, 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 1.800 dan 5.000 nukleotida.

Ribosom adalah entitas fisik tempat sintesis protein terjadi. Mereka terdiri dari sekitar 60% RNA ribosom. Sisanya adalah protein.

Unit 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 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 ribosom RNA: 5S dan 23S.

Eukariota

Di sisi lain, pada eukariota, 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 cenderung lebih besar, lebih kompleks, dan lebih banyak daripada di prokariota.

Bagaimana itu disintesis?

Lokasi gen

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

Mesin bertanggung jawab untuk merakit unit ribosom dengan adanya protein tertentu.

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

Dalam kasus bakteri, gen RNA ribosom 16S, 23S, dan 5S disusun dan ditranskripsikan bersama dalam sebuah operon. Organisasi "gen bersama" ini sangat umum pada gen prokariotik.

Sebaliknya, eukariota, organisme yang lebih kompleks dengan inti yang dibatasi membran, diatur bersama-sama. Pada diri kita manusia, gen yang mengkode RNA ribosom diatur menjadi lima "kelompok" yang terletak pada kromosom 13, 14, 15, 21, dan 22. Daerah ini disebut NOR.

Mulai transkripsi

Di dalam sel, RNA polimerase adalah enzim yang bertugas menambahkan nukleotida ke untai RNA. Mereka membentuk molekul ini dari molekul DNA. Proses pembentukan RNA setelah penempaan DNA dikenal sebagai transkripsi. Ada beberapa jenis RNA polimerase.

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

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

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

Setelah semua faktor bersatu, RNA polimerase I, bersama dengan faktor transkripsi lainnya, mengikat ke daerah pusat promotor untuk membentuk kompleks inisiasi.

Perpanjangan dan akhir transkripsi

Selanjutnya, 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 dari gen ribosom memiliki urutan DNA di ujung 3 'dengan urutan yang dikenal sebagai kotak Sal, yang menunjukkan akhir transkripsi.

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

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

Splicing adalah proses di mana intron (urutan non-coding) yang biasanya ekson "mengganggu" (urutan yang melakukan kode untuk gen yang bersangkutan) dieliminasi.

Proses tersebut mengarah ke antara 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) dari sekitar 100 nukleotida per ribosom pada gugus 2'-OH dari ribosom. Selain itu, terjadi isomerisasi lebih dari 100 uridin ke bentuk pseudo-uridin.

Struktur

Seperti DNA, RNA terdiri dari basa nitrogen yang terikat secara kovalen ke 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 ditandai dengan memiliki struktur sekunder yang cukup kompleks, dengan daerah pengikatan spesifik yang mengenali RNA kurir dan RNA transfer.

fitur

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

Protein adalah biomolekul dengan berbagai fungsi - mulai dari pengangkutan oksigen, seperti hemoglobin, hingga fungsi pendukung.

Penerapan

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

Jika Anda ingin mengetahui hubungan filogenetik lebih banyak masalah antara dua kelompok organisme - yaitu, bagaimana organisme terkait satu sama lain, dalam hal kekerabatan - gen RNA ribosom sering digunakan sebagai penandaan.

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 kolaborator menggunakan urutan RNA ribosom 16S. Hasil penelitian ini memungkinkan organisme hidup dibagi menjadi tiga domain: archaea, bakteri, dan eukariota.

Di sisi lain, RNA ribosom sering menjadi sasaran banyak antibiotik yang digunakan dalam pengobatan untuk menyembuhkan berbagai macam penyakit. Masuk akal untuk mengasumsikan bahwa dengan menyerang sistem produksi protein suatu bakteri, ia akan segera terpengaruh.

Evolusi

Diperkirakan bahwa ribosom, seperti yang kita kenal sekarang, memulai pembentukannya pada waktu 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 isomer l dan d. Saat ini, diketahui secara luas bahwa protein dibentuk secara eksklusif dari amino bentuk-l.

Selain itu, RNA ribosom memiliki kemampuan untuk mengkatalisis reaksi peptidil transferase Karakteristik yang berfungsi sebagai gudang nukleotida, ditambah dengan kemampuan katalitiknya, menjadikannya elemen 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 ke Biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Asal dan evolusi ribosom. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guyton dan 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. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Struktur ribosom dan mekanisme penerjemahan. Sel, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Pengantar mikrobiologi. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN, & Cate, JHD (2012). Struktur dan fungsi ribosom eukariotik. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 4 (5), a011536.