RNA ribossômico: como é sintetizado, tipos e estrutura, funções - Ciência - 2023

RNA ribossomal: como é sintetizado, tipos e estrutura, funções - Ciência

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o RNA ribossomal ou ribossômico, em biologia celular, é o componente estrutural mais importante dos ribossomos. Por isso, têm papel indispensável na síntese de proteínas e são os mais abundantes em relação aos outros tipos principais de RNA: mensageiro e transferência.

A síntese de proteínas é um evento crucial em todos os organismos vivos. Anteriormente, acreditava-se que o RNA ribossomal não estava ativamente envolvido nesse fenômeno, apenas desempenhando um papel estrutural. Hoje há evidências de que o RNA tem funções catalíticas e é o verdadeiro catalisador da síntese de proteínas.

Nos eucariotos, os genes que dão origem a esse tipo de RNA estão organizados em uma região do núcleo chamada nucléolo. Os tipos de RNA são geralmente classificados de acordo com seu comportamento na sedimentação, por isso são acompanhados pela letra S de "unidades de Svedberg".

Tipos

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

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

O menor RNA ribossômico em bactérias pode ter 1.500 a 3.000 nucleotídeos. Em humanos, o RNA ribossomal atinge comprimentos maiores, entre 1800 e 5000 nucleotídeos.

Ribossomos são as entidades físicas onde ocorre a síntese de proteínas. Eles são compostos por aproximadamente 60% de RNA ribossomal. O resto são proteínas.

Unidades Svedberg

Historicamente, o RNA ribossômico é identificado pelo coeficiente de sedimentação de partículas suspensas centrifugadas sob condições padrão, que é denotado pela letra S para "unidades de Svedberg".

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

Procariontes

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

Eucariotos

Em eucariotos, por outro lado, o RNA ribossomal 18S é encontrado na subunidade pequena e a subunidade grande, 60S, contém três tipos de RNA ribossômico: 5S, 5.8S e 28S. Nessa linhagem, os ribossomos tendem a ser maiores, mais complexos e mais abundantes do que nos procariontes.

Como é sintetizado?

Localização de 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.

A máquina é responsável por montar as unidades de ribossomo 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 para os 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.

Em contraste, os eucariotos, organismos mais complexos com um núcleo delimitado por membrana, são organizados em tandem. Em nós, humanos, os genes que codificam para o RNA ribossômico são organizados em cinco "clusters" localizados nos cromossomos 13, 14, 15, 21 e 22. Essas regiões são chamadas de NORs.

Início da transcrição

Na célula, a RNA polimerase é uma enzima responsável por adicionar nucleotídeos às fitas de RNA. Eles formam uma molécula destes a partir de uma molécula de DNA. Este processo de formação de um RNA que segue como molde um DNA é conhecido como transcrição. Existem vários tipos de RNA polimerases.

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

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

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

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

Alongamento e fim da transcrição

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

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

Após a transcrição dos RNAs ribossômicos ordenados em tandem, a biogênese dos ribossomos ocorre no nucléolo. Os transcritos do gene ribossomal amadurecem e se associam a proteínas para formar unidades ribossômicas.

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

o emenda é um processo em que os íntrons (sequências não codificantes) que geralmente são exons de "interrupção" (sequências que codificam para o gene em questão) são eliminados.

O processo leva a intermediários de 20S contendo o rRNA 18S e 32S, contendo o rRNA 5.8S e 28S.

Modificações pós-transcricionais

Depois que os RNAs ribossômicos se originam, eles sofrem modificações adicionais. Estes envolvem metilação (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 covalentemente ligada a uma estrutura de fosfato.

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

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

Características

A principal função do RNA ribossomal é fornecer uma estrutura física que permite que o RNA mensageiro seja levado e decodificado em aminoácidos, para formar proteínas.

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

Aplicabilidade

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

Se for desejado saber as relações filogenéticas mais problemáticas entre dois grupos de organismos - isto é, como os organismos se relacionam entre si, em termos de parentesco - os genes do RNA ribossomal são freqüentemente usados como marcação.

Eles são muito úteis como marcadores moleculares devido às suas baixas taxas de evolução (esses tipos de sequências são conhecidas como “sequências conservadas”).

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

Por outro lado, o RNA ribossomal é frequentemente o alvo de muitos antibióticos usados na medicina para curar uma ampla gama de doenças. É lógico supor que, ao atacar o sistema de produção de proteínas de uma bactéria, ela será afetada imediatamente.

Evolução

Especula-se que os ribossomos, como os conhecemos hoje, começaram sua formação em tempos muito remotos, perto da formação do LUCA (por sua sigla em Último ancestral comum universal inglês ou último ancestral comum universal).

Na verdade, uma das hipóteses sobre a origem da vida afirma que a vida se originou de uma molécula de RNA - já que ela tem as capacidades autocatalíticas necessárias para ser considerada uma das moléculas precursoras da vida.

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

Além disso, o RNA ribossomal possui a capacidade de catalisar a reação da peptidiltransferase, característica de servir como repositório de nucleotídeos, aliada às suas capacidades catalíticas, que o tornam um elemento chave na evolução das primeiras formas terrestres.

Referências

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