RNA ribossômico: como é sintetizado, tipos e estrutura, funções

O ARN ribossómico ou ribossomal, biologia celular, é o componente estrutural mais importante do ribossoma . Portanto, eles têm um papel indispensável na síntese de proteínas e são os mais abundantes em relação aos outros principais tipos de RNA : mensageiro e transferência.

A síntese de proteínas é um evento crucial em todos os organismos vivos. Anteriormente, acreditava-se que o RNA ribossômico não participava ativamente desse fenômeno e que apenas desempenhava um papel estrutural. Hoje existem evidências de que o RNA tem funções catalíticas e é o verdadeiro catalisador para a síntese de proteínas.

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

Nos eucariotos, os genes que dão origem a esse tipo de RNA são organizados em uma região do núcleo chamada nucléolo. Os tipos de RNA geralmente são classificados de acordo com o comportamento de sedimentação, razão pela qual são acompanhados pela letra S de “unidades de Svedberg”.

Tipos

Uma das diferenças mais marcantes entre as linhagens eucarióticas e procarióticas é a composição em termos do RNA ribossômico que constitui seus ribossomos. Os procariontes têm ribossomos menores, enquanto os ribossomos em eucariotos são maiores.

Os ribossomos são divididos em subunidades grandes e pequenas. O menor contém uma molécula única de RNA ribossômico, enquanto o maior contém uma molécula maior e duas menores, no caso de eucariotos.

O menor RNA ribossômico das bactérias pode ter de 1500 a 3000 nucleotídeos. Nos seres humanos, o RNA ribossômico atinge maiores comprimentos, entre 1800 e 5000 nucleotídeos.

Os ribossomos são as entidades físicas onde ocorre a síntese de proteínas. Eles são compostos de aproximadamente 60% de RNA ribossômico. O resto são proteínas.

Unidades Svedberg

Historicamente, o RNA ribossômico é identificado pelo coeficiente de sedimentação de partículas suspensas centrifugadas sob condições padrão, denotadas pela letra S de “unidades de Svedberg”.

Uma das propriedades interessantes desta unidade é que ela não é aditiva, ou seja, 10S mais 10S não são 20S. Por esse motivo, existe alguma confusão relacionada ao tamanho final dos ribossomos.

Procariontes

Nas bactérias, arquéias, mitocôndrias e cloroplastos, a pequena unidade ribossômica contém o RNA ribossômico 16S. Enquanto a subunidade grande contém duas espécies de RNA ribossômico: 5S e 23S.

Eucariotos

Os eucariotos, por outro lado, o RNA ribossômico 18S é encontrado na subunidade pequena e a subunidade grande, 60S, contém três tipos de RNA ribossômico: 5S, 5.8S e 28S. Nesta linhagem, os ribossomos são geralmente maiores, complexos e abundantes do que nos procariontes.

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Como é sintetizado?

Localização dos genes

O RNA ribossômico é o componente central dos ribossomos, portanto sua síntese é um evento indispensável na célula. A síntese ocorre no nucléolo, uma região dentro do núcleo que não é delimitada por uma membrana biológica.

O maquinário é responsável pela montagem das unidades dos ribossomos na presença de certas proteínas.

Os genes do RNA ribossômico são organizados de maneiras diferentes, dependendo da linhagem. Lembre-se de que um gene é um segmento de DNA que codifica um fenótipo.

No caso das bactérias, os genes dos RNAs ribossômicos 16S, 23S e 5S são organizados e transcritos juntos em um operon. Essa organização de “genes juntos” é muito comum em genes procarióticos.

Por outro lado, eucariotos, organismos mais complexos e com um núcleo delimitado por membrana, são organizados em conjunto. Em nós, humanos, os genes que codificam o RNA ribossômico estão organizados em cinco “grupos” localizados nos cromossomos 13, 14, 15, 21 e 22. Essas regiões são chamadas NOR.

Início da transcrição

Na célula, a RNA polimerase é uma enzima responsável pela adição de nucleotídeos às cadeias de RNA. Eles formam uma molécula a partir de uma molécula de DNA. Este processo de formação de um RNA após um DNA temperado é conhecido como transcrição. Existem vários tipos de RNA polimerases.

Geralmente, a transcrição de RNAs ribossômicos é realizada pela RNA polimerase I, com exceção do RNA ribossômico 5S, cuja transcrição é realizada pela RNA polimerase III. O 5S também tem a peculiaridade de ser transcrito para fora do nucléolo.

Os promotores da síntese de RNA consistem em dois elementos ricos em sequências de GC e em uma região central, onde a transcrição começa.

Nos seres humanos, os fatores de transcrição necessários para o processo se ligam à região central e dão origem ao complexo de pré-iniciação, que consiste na caixa TATA e nos fatores associados à TBP.

Uma vez que todos os fatores estão juntos, a RNA polimerase I, juntamente com outros fatores de transcrição, se liga à região central do promotor para formar o complexo de iniciação.

Alongamento e fim da transcrição

Posteriormente, a segunda etapa do processo de transcrição ocorre: alongamento. Aqui a própria transcrição ocorre e envolve a presença de outras proteínas catalíticas, como a topoisomerase.

Nos eucariotos, as unidades transcricionais dos genes ribossômicos possuem uma sequência de DNA na extremidade 3 ‘com uma sequência conhecida como caixa Sal, que indica o final da transcrição.

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Após a transcrição dos RNAs ribossômicos ordenados em conjunto, a biogênese dos ribossomos ocorre no nucléolo. Os transcritos dos genes ribossômicos amadurecem e estão associados a proteínas para formar as unidades ribossômicas.

Antes do término, ocorre a formação de uma série de “riboproteínas”. Como nos RNAs mensageiros, o processo de emenda é conduzido por pequenas ribonucleoproteínas nucleolares ou snRNPs, por sua sigla em inglês.

A emenda é um processo em que os intrs (não – sequências de codificação) que são normalmente “interrupção” exs (sequcias que codificam o próprio gene em questão) são removidos.

O processo leva a intermediários 20S que contêm os rRNA 18S e 32S, que contêm os rRNAs 5.8S e 28S.

Modificações pós-transcricionais

Após a origem dos RNAs ribossômicos, eles sofrem modificações adicionais. Estes envolvem metilações (adição de um grupo metil) de mais ou menos 100 nucleotídeos por ribossomo no grupo 2′-OH do ribossomo. Além disso, a isomerização de mais de 100 uridinas ocorre na forma de pseudo-uridina.

Estrutura

Como o DNA , o RNA é composto de uma base nitrogenada ligada por uma ligação covalente a um esqueleto de fosfato.

As quatro bases nitrogenadas que as formam são adenina, citosina, uracil e guanina. No entanto, diferentemente do DNA, o RNA não é uma molécula de banda dupla, mas uma banda única.

Como o RNA de transferência, o RNA ribossômico é caracterizado por ter uma estrutura secundária bastante complexa, com regiões de ligação específicas que reconhecem o RNA mensageiro e os RNAs de transferência.

Funções

A principal função do RNA ribossômico é fornecer uma estrutura física que permita capturar o RNA mensageiro e decodificá-lo em aminoácidos , para formar proteínas.

As proteínas são biomoléculas com uma ampla gama de funções – desde o transporte de oxigênio, como a hemoglobina, até as funções de suporte.

Aplicabilidade

O RNA ribossômico é amplamente utilizado, tanto no campo da biologia molecular quanto na evolução, como na medicina.

Se você deseja conhecer as relações filogenéticas, mais problemas entre dois grupos de organismos – isto é, como os organismos se relacionam entre si, em termos de parentesco -, os genes do RNA ribossômico são frequentemente usados ​​como marcados.

Eles são muito úteis como marcadores moleculares, graças às baixas taxas evolutivas (esses tipos de sequências são conhecidas como “sequências conservadas”).

De fato, uma das reconstruções filogenéticas mais famosas na área da biologia foi realizada por Carl Woese et al., Usando sequências de RNA ribossômico 16S. Os resultados deste estudo permitiram dividir os organismos vivos em três domínios: arquéias, bactérias e eucariotos.

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Por outro lado, o RNA ribossômico é geralmente o objetivo de muitos antibióticos usados ​​na área da medicina para curar uma ampla gama de doenças. É lógico supor que, atacando o sistema de produção de proteínas de uma bactéria, ela será afetada imediatamente.

Evolução

Especula-se que os ribossomos, como os conhecemos hoje, tenham começado sua formação em tempos muito remotos, próximos à formação da LUCA (por sua sigla em inglês último ancestral comum universal ou último ancestral comum universal ).

De fato, uma das hipóteses sobre a origem da vida sugere que a vida se originou de uma molécula de RNA – uma vez que possui as capacidades autocatalíticas necessárias para ser considerada uma das moléculas precursoras da vida.

Os pesquisadores propõem que os precursores atuais do ribossomo não eram tão seletivos com os aminoácidos, aceitando os isômeros le d. Hoje, é sabido que as proteínas são formadas exclusivamente a partir da forma amino l.

Além disso, o RNA ribossômico tem a capacidade de catalisar a reação da peptidil transferase, característica que serve como repositório de nucleotídeos, aliado às suas capacidades catalíticas, tornando-o um elemento-chave na evolução das primeiras formas na Terra.

Referências

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Bioquímica 5ª edição. Nova York: WH Freeman. Seção 29.3, Um ribossomo é uma partícula de ribonucleoproteína (70S) feita de uma subunidade pequena (30S) e grande (50S). Disponível em: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H. & Schnek, A. (2006). Convite para Biologia . Pan-American Medical Ed.
  3. Fox, GE (2010). Origem e evolução do ribossomo. Perspectivas de Cold Spring Harbor em biologia , 2 (9), a003483.
  4. Hall, JE (2015). Guyton e Hall livro de fisiologia médica e-Book . Elsevier Ciências da Saúde.
  5. Lewin, B. (1993). Genes Volume 1. Reveal.
  6. Lodish, H. (2005). Biologia celular e molecular . Pan-American Medical Ed.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Estrutura do ribossomo e o mecanismo de tradução. Cell , 108 (4), 557-572.
  8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Introdução à microbiologia . Pan-American Medical Ed.
  9. Wilson, DN e Cate, JHD (2012). A estrutura e função do ribossomo eucariótico. Perspectivas de Cold Spring Harbor em biologia , 4 (5), a011536.

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