리보솜 RNA 또는 리보솜, 세포 생물학, 리보솜의 가장 중요한 구성 요소이다. 이러한 이유로 단백질 합성에 없어서는 안될 역할을하며 다른 주요 RNA 유형 인 메신저 및 전달과 관련하여 가장 풍부합니다.
단백질 합성은 모든 살아있는 유기체에서 중요한 사건입니다. 이전에는 리보솜 RNA가이 현상에 적극적으로 관여하지 않고 구조적인 역할 만한다고 믿어졌습니다. 오늘날 RNA가 촉매 기능을 가지고 있으며 단백질 합성의 진정한 촉매라는 증거가 있습니다.
출처 : Wikimedia Commons의 Jane Richardson (Dcrjsr)
진핵 생물에서 이러한 유형의 RNA를 생성하는 유전자는 핵 소라 불리는 핵 영역에서 조직됩니다. RNA 유형은 일반적으로 침전 행동에 따라 분류되므로 "Svedberg 단위"에 대한 문자 S가 동반됩니다.
종류
진핵 생물 계통과 원핵 생물 계통의 가장 두드러진 차이점 중 하나는 리보솜을 구성하는 리보솜 RNA의 구성입니다. 원핵 생물은 더 작은 리보솜을 가지고있는 반면, 진핵 생물의 리보솜은 더 큽니다.
리보솜은 크고 작은 하위 단위로 나뉩니다. 작은 것은 하나의 리보솜 RNA 분자를 포함하고, 큰 것은 진핵 생물의 경우 하나의 큰 분자와 두 개의 작은 분자를 포함합니다.
박테리아에서 가장 작은 리보솜 RNA는 1,500 ~ 3,000 개의 뉴클레오티드가 될 수 있습니다. 인간의 경우 리보솜 RNA는 1800 ~ 5000 개 뉴클레오티드 사이의 더 긴 길이에 도달합니다.
리보솜은 단백질 합성이 일어나는 물리적 실체입니다. 약 60 %의 리보솜 RNA로 구성되어 있습니다. 나머지는 단백질입니다.
Svedberg 단위
역사적으로 리보솜 RNA는 표준 조건에서 원심 분리 된 부유 입자의 침강 계수로 식별되며, "Svedberg 단위"에 대한 문자 S로 표시됩니다.
이 장치의 흥미로운 특성 중 하나는 가산 성이 없다는 것입니다. 즉, 10S + 10S는 20S가 아닙니다. 이러한 이유로 리보솜의 최종 크기와 관련하여 약간의 혼란이 있습니다.
원핵 생물
박테리아, 고세균, 미토콘드리아 및 엽록체에서 리보솜의 작은 단위는 16S 리보솜 RNA를 포함합니다. 큰 소단위에는 5S와 23S의 두 가지 종류의 리보솜 RNA가 포함되어 있습니다.
진핵 생물
반면 진핵 생물에서는 18S 리보솜 RNA가 작은 서브 유닛에서 발견되고 큰 서브 유닛 인 60S는 3 가지 유형의 리보솜 RNA를 포함합니다 : 5S, 5.8S 및 28S. 이 계통에서 리보솜은 원핵 생물보다 더 크고 복잡하며 풍부합니다.
어떻게 합성됩니까?
유전자의 위치
리보솜 RNA는 리보솜의 중심 구성 요소이므로 그 합성은 세포에서 없어서는 안될 사건입니다. 합성은 생물학적 막에 의해 구분되지 않는 핵 내의 영역 인 핵소체에서 일어난다.
기계는 특정 단백질의 존재하에 리보솜 단위를 조립하는 역할을합니다.
리보솜 RNA 유전자는 혈통에 따라 다른 방식으로 구성됩니다. 유전자는 표현형을 암호화하는 DNA 부분이라는 것을 기억하십시오.
박테리아의 경우 16S, 23S 및 5S 리보솜 RNA에 대한 유전자가 오페론에서 함께 조직되고 전사됩니다. 이 "유전자 함께"조직은 원핵 유전자에서 매우 흔합니다.
대조적으로, 진핵 생물은 막으로 구분 된 핵을 가진 더 복잡한 유기체로 나란히 구성되어 있습니다. 우리 인간에서 리보솜 RNA를 암호화하는 유전자는 염색체 13, 14, 15, 21, 22에 위치한 5 개의 "클러스터"로 구성되어 있습니다. 이러한 영역을 NOR이라고합니다.
전사 시작
세포에서 RNA 중합 효소는 RNA 가닥에 뉴클레오티드를 추가하는 역할을하는 효소입니다. 그들은 DNA 분자에서 이들 분자를 형성합니다. DNA의 템퍼링에 따른 RNA 형성 과정을 전사라고합니다. RNA 중합 효소에는 여러 유형이 있습니다.
일반적으로 리보솜 RNA의 전사는 RNA 중합 효소 I에 의해 수행되며, 5S 리보솜 RNA는 RNA 중합 효소 III에 의해 전사가 수행됩니다. 5S는 또한 핵소체 외부에서 전사된다는 특징이 있습니다.
RNA 합성의 프로모터는 GC 서열이 풍부한 두 가지 요소와 중앙 영역으로 구성되며 여기서 전사가 시작됩니다.
인간에서는 과정에 필요한 전사 인자가 중앙 영역에 결합하여 TATA 상자와 TBP 관련 인자로 구성된 사전 개시 복합체를 생성합니다.
모든 인자가 함께 있으면 RNA 중합 효소 I은 다른 전사 인자와 함께 프로모터의 중앙 영역에 결합하여 개시 복합체를 형성합니다.
신장 및 전사 종료
결과적으로 전사 과정의 두 번째 단계 인 신장이 발생합니다. 여기서 전사 자체가 발생하고 토포 이소 머라 제와 같은 다른 촉매 단백질의 존재를 포함합니다.
진핵 생물에서 리보솜 유전자의 전사 단위는 전사의 끝을 나타내는 Sal 상자로 알려진 서열과 함께 3 '말단에 DNA 서열을 가지고 있습니다.
나란히 배열 된 리보솜 RNA의 전사가 일어난 후, 리보솜의 생생 성은 핵소체에서 일어난다. 리보솜 유전자 전 사체는 성숙하고 단백질과 결합하여 리보솜 단위를 형성합니다.
종결 전에 일련의 "리보 단백질"이 형성됩니다. 메신저 RNA에서와 같이 스 플라이 싱 과정은 작은 핵 리보 핵 단백질 (snRNP)에 의해 이루어집니다.
스 플라이 싱은 일반적으로 "중단"엑손 (해당 유전자를 코딩하는 서열) 인 인트론 (비 코딩 서열)이 제거되는 과정입니다.
이 과정은 18S rRNA와 5.8S 및 28S rRNA를 포함하는 32S를 포함하는 20S의 중간체로 이어집니다.
전사 후 수정
리보솜 RNA가 시작된 후 추가 변형을 겪습니다. 이들은 리보솜의 2'-OH 그룹에서 리보솜 당 약 100 개 뉴클레오티드의 메틸화 (메틸 그룹의 추가)를 포함합니다. 또한 100 개 이상의 우리 딘이 유사-우리 딘 형태로 이성화됩니다.
구조
DNA와 마찬가지로 RNA는 인산염 골격에 공유 결합 된 질소 염기로 구성됩니다.
그것들을 형성하는 네 가지 질소 염기는 아데닌, 시토신, 우라실 및 구아닌입니다. 그러나 DNA와 달리 RNA는 이중 밴드 분자가 아니라 단일 밴드입니다.
전이 RNA와 마찬가지로 리보솜 RNA는 메신저 RNA와 전이 RNA를 인식하는 특정 결합 영역이있는 상당히 복잡한 2 차 구조를 갖는 것이 특징입니다.
풍모
리보솜 RNA의 주요 기능은 메신저 RNA를 가져와 아미노산으로 해독하여 단백질을 형성 할 수있는 물리적 구조를 제공하는 것입니다.
단백질은 헤모글로빈과 같은 산소 수송에서 기능 지원에 이르기까지 다양한 기능을 가진 생체 분자입니다.
적용 가능성
Ribosomal RNA는 분자 생물학 및 진화 분야와 의학 분야에서 광범위하게 사용됩니다.
두 유기체 그룹 사이의 계통 발생 관계를 더 많이 알고 싶다면, 즉 유기체가 친족 성 측면에서 서로 어떻게 관련되어 있는지-리보솜 RNA 유전자가 종종 태깅으로 사용됩니다.
낮은 진화 속도 덕분에 분자 마커로 매우 유용합니다 (이러한 유형의 서열은 "보존 된 서열"로 알려져 있음).
사실, 생물학 분야에서 가장 유명한 계통 발생 재구성 중 하나는 Carl Woese와 공동 연구자들이 16S 리보솜 RNA 서열을 사용하여 수행했습니다. 이 연구의 결과는 살아있는 유기체를 고세균, 박테리아 및 진핵 생물의 세 영역으로 나눌 수있게했습니다.
다른 한편으로, 리보솜 RNA는 종종 광범위한 질병을 치료하기 위해 의학에서 사용되는 많은 항생제의 표적입니다. 박테리아의 단백질 생산 시스템을 공격하면 즉시 영향을받을 것이라고 가정하는 것은 논리적입니다.
진화
오늘날 우리가 알고있는 리보솜은 LUCA (마지막 보편적 공통 조상 또는 마지막 보편적 공통 조상)의 형성에 가까운 매우 먼 시간에 형성을 시작했다고 추측됩니다.
사실 생명의 기원에 관한 가설 중 하나는 생명체가 생명의 전구체 분자 중 하나로 간주되는 데 필요한자가 촉매 능력을 가지고 있기 때문에 생명체가 RNA 분자에서 유래했다고 말합니다.
연구진은 현재의 리보솜 전구체가 아미노산에 대해 선택성이 없어서 l 및 d 이성질체를 모두 수용한다고 제안했습니다. 오늘날 단백질은 l 형 아미노로만 형성된다는 것이 널리 알려져 있습니다.
또한 리보솜 RNA는 펩 티딜 트랜스퍼 라제 반응을 촉매하는 능력을 가지고 있는데, 이러한 촉매 능력과 결합 된 뉴클레오티드 저장소 역할을하는이 특성은 지구상에서 첫 번째 형태의 진화에 핵심 요소가됩니다.
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