ความแตกต่างระหว่างไรโบโซมและไรโบโซมดีเอ็นเอคืออะไร?

เนื้อหา

• TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
• ไรโบโซมคืออะไร?
• ไรโบโซมทำอะไร?
• การผลิตโปรตีนสามขั้นตอน
• Ribosomal DNA คืออะไร?
• ความสำคัญสำหรับ rDNA และโรค
• DNA ของ Ribosomal และ Aging

สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการโปรตีนเพื่อทำหน้าที่ต่าง ๆ ภายในเซลล์นักวิทยาศาสตร์ได้นิยามไรโบโซมในฐานะผู้สร้างโปรตีนเหล่านั้น Ribosomal DNA (rDNA)ในทางตรงกันข้ามทำหน้าที่เป็นรหัสพันธุกรรมของสารตั้งต้นสำหรับโปรตีนเหล่านั้นและทำหน้าที่อื่น ๆ เช่นกัน

TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)

ไรโบโซมทำหน้าที่เป็นโรงงานโปรตีนในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต Ribosomal DNA (rDNA) เป็นรหัสตั้งต้นสำหรับโปรตีนเหล่านั้นและทำหน้าที่สำคัญอื่น ๆ ในเซลล์

ไรโบโซมคืออะไร?

หนึ่งสามารถกำหนด ไรโบโซม เป็นโรงงานโปรตีนระดับโมเลกุล ที่เรียบง่ายที่สุดไรโบโซมเป็นออร์กาเนลชนิดหนึ่งที่พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ไรโบโซมสามารถลอยได้อย่างอิสระในไซโตพลาสซึมของเซลล์หรือสามารถอยู่บนพื้นผิวของ เอนโดพลาสซึม reticulum (ER) ส่วนหนึ่งของ ER นี้เรียกว่า ER แบบหยาบ

โปรตีนและกรดนิวคลีอิกประกอบด้วยไรโบโซม สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่มาจากนิวเคลียส ไรโบโซมทำจากสองหน่วยย่อยหนึ่งใหญ่กว่าอีกหน่วยหนึ่ง ในรูปแบบชีวิตที่เรียบง่ายเช่นแบคทีเรียและอาร์คีแบคทีเรียที่ไรโบโซมและหน่วยย่อยของพวกมันมีขนาดเล็กกว่าในรูปแบบชีวิตที่ก้าวหน้ากว่า

ในสิ่งมีชีวิตที่ง่ายกว่านี้ไรโบโซมเรียกว่าไรโบโซม 70S และทำจากหน่วยย่อย 50S และหน่วยย่อย 30S “ S” หมายถึงอัตราการตกตะกอนสำหรับโมเลกุลในเครื่องหมุนเหวี่ยง

ในสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นคนพืชและเชื้อราไรโบโซมมีขนาดใหญ่กว่าและถูกเรียกว่า 80S ไรโบโซม ไรโบโซมเหล่านั้นประกอบด้วยหน่วยย่อย 60S และ 40S ตามลำดับ Mitochondria มีไรโบโซม 70S เป็นของตัวเองซึ่งบ่งบอกถึงความเป็นไปได้ในสมัยโบราณที่ยูคาริโอตบริโภคไมโทคอนเดรียเป็นแบคทีเรีย

ไรโบโซมสามารถสร้างได้มากถึง 80 โปรตีนและมวลของพวกมันส่วนใหญ่มาจากไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอ (rRNA)

ไรโบโซมทำอะไร?

หน้าที่หลักของไรโบโซม คือการสร้างโปรตีน ทำได้โดยการแปลรหัสที่ได้รับจากนิวเคลียสของเซลล์ผ่าน mRNA (กรดริบบอนนิวคลีอิก) การใช้รหัสนี้ไรโบโซมจะติดกับกรดอะมิโนโดย tRNA (ถ่ายโอนกรด ribonucleic)

ในที่สุดโพลีเปปไทด์ใหม่นี้จะถูกปล่อยออกสู่ไซโตพลาสซึมและจะถูกดัดแปลงเป็นโปรตีนใหม่ที่ทำงานได้

การผลิตโปรตีนสามขั้นตอน

แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะง่ายต่อการนิยามคำว่าไรโบโซมเป็นโรงงานผลิตโปรตีน แต่มันจะช่วยให้เข้าใจถึงความเป็นจริงได้ ขั้นตอนของการผลิตโปรตีน. ขั้นตอนเหล่านี้จะต้องทำอย่างมีประสิทธิภาพและถูกต้องเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีความเสียหายต่อโปรตีนใหม่เกิดขึ้น

ขั้นตอนแรกของการผลิตโปรตีน (การแปล aka) เรียกว่า การเริ่มต้น. โปรตีนพิเศษนำ mRNA ไปยังหน่วยย่อยขนาดเล็กของไรโบโซมซึ่งเข้าสู่ผ่านทางแหว่ง จากนั้น tRNA จะพร้อมใช้งานและนำไปสู่อีกแหว่ง โมเลกุลเหล่านี้ทั้งหมดเชื่อมต่อระหว่างไรโบโซมขนาดใหญ่และเล็กของไรโบโซม หน่วยย่อยขนาดใหญ่ทำงานเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในขณะที่หน่วยย่อยขนาดเล็กทำงานเป็นตัวถอดรหัส

ขั้นตอนที่สอง การยืดออกเริ่มต้นเมื่อ mRNA เป็น“ อ่าน” tRNA จะส่งกรดอะมิโนและกระบวนการนี้จะทำซ้ำโดยยืดสายโซ่ของกรดอะมิโน กรดอะมิโนถูกดึงมาจากไซโตพลาสซึม พวกเขามาจากอาหาร

การสิ้นสุด แสดงถึงจุดสิ้นสุดของการผลิตโปรตีน ไรโบโซมอ่านโคดอนหยุดซึ่งเป็นลำดับของยีนที่สั่งให้สร้างโปรตีนให้เสร็จสมบูรณ์ โปรตีนที่เรียกว่า release factor protein ช่วยให้ไรโบโซมปลดปล่อยโปรตีนที่สมบูรณ์สู่ไซโตพลาสซึม โปรตีนที่ออกใหม่สามารถพับหรือดัดแปลงได้ การดัดแปลงหลังการแปล.

ไรโบโซมสามารถทำงานด้วยความเร็วสูงเพื่อเข้าร่วมกับกรดอะมิโนด้วยกันและบางครั้งสามารถเข้าร่วมได้ 200 นาทีต่อนาที! โปรตีนที่มีขนาดใหญ่ขึ้นอาจใช้เวลาในการสร้างไม่กี่ชั่วโมง ไรโบโซมโปรตีนทำหน้าที่สำคัญอย่างยิ่งต่อชีวิตสร้างกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่ออื่น ๆ เซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถบรรจุโมเลกุลโปรตีนได้มากถึง 10,000 ล้านโมเลกุลและไรโบโซม 10 ล้านตัว! เมื่อไรโบโซมทำงานให้เสร็จหน่วยย่อยของพวกเขาจะแยกออกจากกันและสามารถนำไปรีไซเคิลหรือพังทลายได้

นักวิจัยกำลังใช้ความรู้เรื่องไรโบโซมเพื่อสร้างยาปฏิชีวนะใหม่และยาอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นยาปฏิชีวนะใหม่มีอยู่ที่ทำการโจมตีเป้าหมายบนไรโบโซม 70S ภายในแบคทีเรีย ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับไรโบโซมวิธีการใหม่ ๆ ในการรักษาด้วยยาก็จะไม่ถูกเปิดเผย

Ribosomal DNA คืออะไร?

DNA ของ Ribosomalหรือกรด ribosomal deoxyribonucleic (rDNA) เป็น DNA ที่เข้ารหัสโปรตีน ribosomal ที่สร้างเป็น ribosomes rDNA นี้ประกอบขึ้นเป็น DNA ของมนุษย์ค่อนข้างน้อย แต่บทบาทของมันมีความสำคัญสำหรับกระบวนการต่าง ๆ RNA ส่วนใหญ่ที่พบในยูคาริโอตมาจากไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอที่ถ่ายจาก rDNA

การถอดความจาก rDNA ถูกใส่ในระหว่างรอบเซลล์rDNA นั้นมาจากนิวเคลียสซึ่งอยู่ภายในนิวเคลียสของเซลล์

ระดับการผลิต rDNA ในเซลล์แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระดับความเครียดและสารอาหาร เมื่อมีความอดอยากการถอดความของ rDNA จะลดลง เมื่อมีทรัพยากรมากมายการผลิต rDNA จะเพิ่มขึ้น

Ribosomal DNA มีหน้าที่ควบคุมการเผาผลาญของเซลล์, การแสดงออกของยีน, การตอบสนองต่อความเครียดและแม้แต่ความชรา จำเป็นต้องมีระดับการถอดรหัส rDNA ที่เสถียรเพื่อหลีกเลี่ยงการตายของเซลล์หรือการก่อตัวของเนื้องอก

คุณลักษณะที่น่าสนใจของ rDNA คือชุดใหญ่ของ ยีนซ้ำ. มี rDNA ซ้ำมากกว่าที่จำเป็นสำหรับ rRNA ในขณะที่เหตุผลของเรื่องนี้ยังไม่ชัดเจนนักวิจัยคิดว่าสิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับความต้องการอัตราการสังเคราะห์โปรตีนที่แตกต่างกันซึ่งเป็นจุดที่แตกต่างกันในการพัฒนา

ลำดับ rDNA ซ้ำ ๆ เหล่านี้สามารถนำไปสู่ปัญหาเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของจีโนม พวกเขายากที่จะถอดความทำซ้ำและซ่อมแซมซึ่งจะนำไปสู่ความไม่แน่นอนโดยรวมที่สามารถนำไปสู่โรค เมื่อใดก็ตามที่การถอดรหัส rDNA เกิดขึ้นในอัตราที่สูงขึ้นจะมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นสำหรับการหยุดพักใน rDNA และข้อผิดพลาดอื่น ๆ การควบคุม DNA ซ้ำ ๆ เป็นสิ่งสำคัญสำหรับสุขภาพของสิ่งมีชีวิต

ความสำคัญสำหรับ rDNA และโรค

ปัญหาเกี่ยวกับ Ribosomal DNA (rDNA) มีส่วนเกี่ยวข้องกับโรคหลายชนิดในมนุษย์รวมถึงความผิดปกติของระบบประสาทและมะเร็ง เมื่อมีมากขึ้น ความไม่แน่นอนของ rDNAปัญหาเกิดขึ้น นี่เป็นเพราะการวนซ้ำซ้ำ ๆ ที่พบใน rDNA ซึ่งมีความอ่อนไหวต่อการรวมตัวกันของเหตุการณ์ที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์

โรคบางอย่างอาจเกิดขึ้นจากความไม่แน่นอนของ rDNA ที่เพิ่มขึ้น (และไรโบโซมและการสังเคราะห์โปรตีนที่ไม่ดี) นักวิจัยพบว่าเซลล์จากผู้ป่วยโรค Cockayne, Bloom syndrome, Werner syndrome และ ataxia-telangiectasia มีความไม่แน่นอนของ rDNA เพิ่มขึ้น

ความไม่แน่นอนของการเกิดซ้ำของดีเอ็นเอก็แสดงให้เห็นในจำนวน โรคทางระบบประสาท เช่นโรคฮันติงตัน, ALS (เส้นโลหิตตีบด้านข้าง amyotrophic ด้านข้าง) และภาวะสมองเสื่อมส่วนหน้า นักวิทยาศาสตร์คิดว่าการทำลายระบบประสาทที่เกี่ยวข้องกับ rDNA นั้นเกิดจากการถอดรหัส rDNA สูงที่ให้ความเสียหายของ rDNA และการถอดเสียง rRNA ที่ไม่ดี ปัญหาเกี่ยวกับการผลิตไรโซโซมก็มีบทบาทเช่นกัน

จำนวนของ มะเร็งที่เป็นของแข็ง เกิดขึ้นเพื่อจัดเรียง reDangement ของ rDNA รวมถึงลำดับซ้ำหลายครั้ง ตัวเลขการคัดลอก rDNA มีผลต่อการสร้างไรโบโซมและโปรตีนของพวกมันจะพัฒนาขึ้นอย่างไร การผลิตโปรตีนที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโดยไรโบโซมช่วยให้ทราบถึงความเชื่อมโยงระหว่างลำดับการทำซ้ำของไรโบโซม DNA และการพัฒนาเนื้องอก

ความหวังก็คือการรักษาโรคมะเร็งแบบใหม่สามารถทำให้ช่องโหว่ของเนื้องอกเกิดขึ้นเนื่องจาก rDNA ซ้ำซาก

DNA ของ Ribosomal และ Aging

นักวิทยาศาสตร์เพิ่งค้นพบหลักฐานที่ rDNA ก็มีบทบาทเช่นกัน ริ้วรอย. นักวิจัยพบว่าเมื่อสัตว์อายุมากขึ้น rDNA ของพวกมันจะมีการเปลี่ยนแปลงแบบ epigenetic ที่เรียกว่า methylation. กลุ่มเมทิลไม่ได้เปลี่ยนลำดับดีเอ็นเอ แต่พวกมันเปลี่ยนวิธีการแสดงออกของยีน

เงื่อนงำที่เป็นไปได้อีกประการหนึ่งในความชราภาพคือการลดการทำซ้ำ rDNA จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่ออธิบายบทบาทของ rDNA และการแก่ชรา

ขณะที่นักวิทยาศาสตร์เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ rDNA และวิธีที่มันสามารถส่งผลกระทบต่อไรโบโซมและการพัฒนาโปรตีนยังคงมีสัญญาที่ดีสำหรับยาใหม่ที่จะรักษาอายุไม่เพียง แต่ยังเงื่อนไขที่เป็นอันตรายเช่นโรคมะเร็งและระบบประสาท