Кіріспе
Рибосоманың РНК компоненті, барлық тірі организмдерде ақуыз синтезі үшін маңызды. Рибосомалық рибонуклеин қышқылы (rRNA) – барлық жасушалар үшін маңызды рибосомалардың негізгі құрауыш бөлігі болып табылатын кодтамайтын РНК түрі. рРНК – рибозомаларда ақуыз синтезін жүзеге асыратын рибозим. Рибосомалық РНК рибосомалық ДНҚ-дан (rДНҚ) транскрипцияланады, содан кейін рибосомалық ақуыздармен байланысып, кіші және үлкен рибосомалық бөлімшелерді құрайды. рРНК – рибосоманың физикалық және механикалық факторы, ол трансфер РНК-ны (тРНК) және хабаршы РНК-ны (мРНК) ақуыздарға аудару үшін өңдеуге бағыттайды. Рибосомалық РНК – көптеген жасушаларда кездесетін РНК-ның басым түрі; ол өзі ақуыздарға аударылмаса да, жасушалық РНК-ның шамамен 80% құрайды. Рибосомалардың құрамы шамамен 60% рРНК және 40% рибосомалық ақуыздардан тұрады, бірақ бұл арақатынас прокариоттар мен эукариоттарда өзгеше болады.
Ribosomal ribonucleic acid (rRNA) is a type of non coding RNA which is the primary component of ribosomes, essential to all cells. rRNA is a ribozyme which carries out protein synthesis in ribosomes. Ribosomal RNA is transcribed from ribosomal DNA (rDNA) and then bound to ribosomal proteins to form small and large ribosome subunits. rRNA is the physical and mechanical factor of the ribosome that forces transfer RNA (tRNA) and messenger RNA (mRNA) to process and translate the latter into proteins. Ribosomal RNA is the predominant form of RNA found in most cells; it makes up about 80% of cellular RNA despite never being translated into proteins itself. Ribosomes are composed of approximately 60% rRNA and 40% ribosomal proteins, though this ratio differs between prokaryotes and eukaryotes.
Құрылымы
РРНК тізбектерінің бастапқы құрылымы организмдер арасында өзгеруі мүмкін, бірақ осы тізбектердегі негіздердің жұптасуы көбінесе сабақ-ілмек конфигурациясын құрайды. Бұл рРНК сабақтарының ұзындығы мен орналасуы түрлер арасында ұқсас үш өлшемді рРНК құрылымдарын жасауға мүмкіндік береді. Осы конфигурациялардың арқасында рРНК рибосомалық ақуыздармен тығыз және ерекше өзара әрекеттесуге қабілетті, осылайша рибосомалық кішібірліктерді құрайды. Бұл рибосомалық ақуыздарда базалық (қышқыл қалдықтарға қарағанда) және ароматтық (мысалы, фенилаланин, тирозин және триптофан) қалдықтар болады, бұл оларға байланысты РНК аймақтарымен химиялық өзара әрекеттесуді, мысалы, үйілу өзара әрекеттесуін жасауға мүмкіндік береді. Рибосомалық ақуыздар сондай-ақ, базалық (мысалы, лизин мен аргинин) қалдықтарынан тұратын байланыс орындары бар рРНК-ның қант-фосфат тірекшесіне байланыса алады. Барлық рибосомалық ақуыздар (рРНК-мен байланысатын ерекше тізбектерді қоса алғанда) анықталды. Бұл өзара әрекеттесулер, сондай-ақ кіші және үлкен рибосомалық кішібірліктердің бірігуі ақуыздарды синтездеуге қабілетті жұмыс істейтін рибосоманы құрайды. Рибосомалық РНК екі ірі рибосомалық кішібірлік түріне бөлінеді: үлкен кішібірлік (LSU) және кіші кішібірлік (SSU). Әр түрдің бір түрі бірігіп жұмыс істейтін рибосоманы құрайды. Кішібірліктер кейде олардың мөлшерінің шөгінді өлшемімен (S жұрнағы бар сан) аталады. Прокариоттарда LSU және SSU тиісінше 50S және 30S кішібірліктері деп аталады. Эукариоттарда олар сәл үлкен; эукариоттардың LSU және SSU тиісінше 60S және 40S кішібірліктері деп аталады. Бактериялар сияқты прокариоттардың рибосомаларында SSU-да бір ғана кішкентай рРНК молекуласы (~1500 нуклеотид), ал LSU-да бір кішкентай рРНК және бір үлкен рРНК молекуласы (~3000 нуклеотид) болады. Бұл заттар 50 рибосомалық ақуызбен бірігіп, рибосомалық кішібірліктерді құрайды. Прокариоттық рибосомаларда рРНК-ның үш түрі бар: 23S және 5S рРНК LSU-да және 16S рРНК SSU-да. Адам сияқты эукариоттардың рибосомаларында SSU-да бір кішкентай рРНК (~1800 нуклеотид), ал LSU-да екі кішкентай рРНК және бір үлкен рРНК молекуласы (~5000 нуклеотид) болады. Эукариоттық рРНК-да прокариоттарға қарағанда үлкен және полиморфты рибосомалық бірліктерді қалыптастыру үшін өзара әрекеттесетін 70-тен астам рибосомалық ақуыздар бар. Эукариоттарда рРНК-ның төрт түрі бар: 3 түрі LSU-да және 1 түрі SSU-да. Ашытқы еукариоттық рРНК мінез-құлқы мен процестерін бақылаудың дәстүрлі моделі болды, бұл зерттеулерді әртараптандырудағы тапшылыққа әкелді. Тек соңғы онжылдықта ғана техникалық жетістіктер (әсіресе криоэлектрондық микроскопия саласында) басқа эукариоттарда рибосомалық мінез-құлықты алдын ала зерттеуге мүмкіндік берді. Ашытқыда LSU құрамында 5S, 5.8S және 28S рРНК-лары бар. 5.8S және 28S біріктірілген мөлшері мен қызметі 23S прокариоттық рРНК субтипіне шамамен тең, тек рибосоманың бетінде орналасқан кеңейту сегменттері (ES) алынып тасталады, олар эукариоттарда ғана кездеседі деп ойланған. Алайда, жақында, Эукарияның ең жақын археологиялық туыстары деп саналатын Асгардтар, атап айтқанда, Локиархеота және Хеймдаллархеота, олардың 23S рРНК-да екі үлкен ES бар екені хабарланды. Сондай-ақ, 5S рРНК-да Halococcus morrhuae галофильді археонының рибосомаларына 108 нуклеотидті енгізу бар. Эукариоттық SSU-да 18S рРНК кішібірлігі бар, ол да ES-ті қамтиды. SSU ES-тер әдетте LSU ES-терінен кішірек. SSU және LSU rRNA тізбектері организмдер арасындағы эволюциялық қатынастарды зерттеу үшін кеңінен қолданылады, өйткені олар ежелгі шығу тегі, барлық белгілі тіршілік формаларында кездеседі және көлденең гендер тасымалына төзімді. РРНК тізбектері рибосоманың қызметіндегі маңызды рөліне байланысты уақыт өте келе сақталады (өзгермейді). 16s рРНК-дан алынған филогендік ақпарат қазіргі уақытта нуклеотидтік ұқсастықты есептеу арқылы ұқсас прокариоттық түрлерді ажыратудың негізгі әдісі ретінде қолданылады. Өмірдің каноникалық ағашы – аударма жүйесінің шежіресі. LSU rRNA субтиптері рибозимдер деп аталады, өйткені рибосомалық ақуыздар осы аймақтағы рибосоманың каталитикалық орнына (пептидил трансфераза орталығы немесе PTC) байлана алмайды. SSU rRNA субтиптері mRNA-ны оның кодтау орталығында (DC) кодтайды. Рибосомалық ақуыздар DC-ге кіре алмайды. РРНК құрылымы басқа мРНК-ның трансляциясы кезінде рибосомаға тРНК-ның байлануына әсер ету үшін күрт өзгеруі мүмкін. 16S рРНК-да бұл рРНК-дағы белгілі бір нуклеотидтер бір немесе басқа нуклеотидпен кезекпен жұптасуы арқылы жүзеге асады деп есептеледі, бұл рРНК-ның конформациясын өзгертетін "ауысу" құрады. Бұл процесс LSU және SSU құрылымына әсер етуі мүмкін, бұл рРНК құрылымындағы конформациялық өзгеріс рибосоманың тұтас құрылымына, кодонды тРНК-ның антикодонымен сәйкестендіру қабілетіне, сондай-ақ мРНК-ны кодтауға әсер етеді.
Құрастыру
Рибосомалық РНК-ның рибосомаларға интеграциясы мен құрастырылуы олардың екі рибосомалық кіші бірлікті, LSU және SSU қалыптастыру үшін рибосомалық ақуыздармен бүктелуі, модификациялануы, өңделуі және құрастырылуынан басталады. Прокариоттарда мембранаға байланған органеллалардың болмауына байланысты рРНК цитоплазмада қосылады. Алайда, эукариоттарда бұл процесс негізінен нуклеолада жүзеге асады және пре-РНК синтезімен басталады. Бұл үшін үш РНК полимеразаның болуы қажет. Шындығында, РНК полимераза I арқылы пре-РНК транскрипциясы жасушаның барлық жасушалық РНК транскрипциясының шамамен 60% құрайды. Содан кейін пре-РНК рибосомалық ақуыздармен құрастырылуы үшін бүктеледі. Бұл бүктелу эндо- және экзонуклеазалар, РНК-геликазалар, ГТФазалар және АТФазалар арқылы катализденеді. Содан кейін рРНК сыртқы және ішкі транскрипцияланған аралықтарды жою үшін эндо- және экзонуклеолитикалық өңдеуден өтеді. Пре-РНК содан кейін метилдену немесе псевдоуридинилену сияқты модификацияларға ұшырайды, ал пре-рибосомалық бөлшектерді қалыптастыру үшін рибосомалық құрастыру факторлары мен рибосомалық ақуыздар пре-РНК-мен бірігеді. Одан әрі жетілу сатыларынан өткеннен және нуклеоладан цитоплазмаға шыққаннан кейін, бұл бөлшектер бірігіп рибосомаларды құрайды.
Ішкі бірліктер және байланысты рибосомалық РНК
Прокариоттық және эукариоттық рибосомалар екі бөлімшеге бөлінеді, бірі үлкен, екіншісі кіші. Төмендегі кестеде олардың тиісті рРНК үшін пайдаланылған мысал түрлері – Escherichia coli бактериясы (прокариот) және адам (эукариот). "nt" нуклеотидтердегі рРНК түрінің ұзындығын білдіретінін және "S" (мысалы, "16S" сияқты) Сведберг бірліктерін білдіретінін ескеріңіз. ТүріКөлемҮлкен бөлімше (LSU rRNA) Кіші бөлімше (SSU rRNA) прокариоттық70S50S (5S: 120 нұклеотид, 23S: 2906 нұклеотид) 30S (16S: 1542 нұклеотид) эукариоттық (ядролық) 80S60S (5S: 121 нұклеотид, 5.8S: 156 нұклеотид, 28S: 5070 нұклеотид) 40S (18S: 1869 нұклеотид) эукариоттық (митохондриялық) 55S39S 16S (Митохондриялық кодталған 16S рРНК: шамамен 1571 нұклеотид) 28S 12S (Митохондриялық кодталған 12S рРНК: шамамен 955 нұклеотид) Бөлімшелердің (немесе рРНК-ның) S бірліктерін жай ғана қосуға болмайды, өйткені олар массаға емес, тұну жылдамдығының өлшемдерін көрсетеді. Әрбір бөлімшенің тұну жылдамдығы оның пішініне де, массасына да байланысты. nt бірліктерін қосуға болады, себебі олар сызықтық рРНК полимерлеріндегі бірліктердің толық санын көрсетеді (мысалы, адам рРНК-ның жалпы ұзындығы = 7216 нұклеотид). рРНК-ны кодтайтын гендер кластерлері көбінесе "рибосомалық ДНҚ" немесе рДНҚ деп аталады (атап айтқанда, бұл термин рибосомаларда ДНҚ бар деген ойды тудырады, бірақ бұл дұрыс емес).
S units of the subunits (or the rRNAs) cannot simply be added because they represent measures of sedimentation rate rather than of mass. The sedimentation rate of each subunit is affected by its shape, as well as by its mass. The nt units can be added as these represent the integer number of units in the linear rRNA polymers (for example, the total length of the human rRNA = 7216 nt). Gene clusters coding for rRNA are commonly called "ribosomal DNA" or rDNA (note that the term seems to imply that ribosomes contain DNA, which is not the case).
Прокариоттарда
Прокариоттарда шағын 30S рибосомалық суббөлімше 16S рибосомалық РНҚ-ны қамтиды. Үлкен 50S рибосомалық суббөлімшеде екі рРНҚ түрі бар (5S және 23S рибосомалық РНҚ). Сондықтан бактериялар мен археяларда барлық үш рРНҚ түріне – 16S, 23S және 5S – кодтайтын бір рРНҚ гені бар деген тұжырым жасауға болады. Бактериялық 16S рибосомалық РНҚ, 23S рибосомалық РНҚ және 5S рРНҚ гендері әдетте бірге транскрипцияланатын оперон ретінде ұйымдастырылған. Осы бөлімдегі суретте көрсетілгендей, 16S және 23S рРНҚ гендері арасында ішкі транскрипцияланған аралық кеңістік бар. Оперонның бір немесе бірнеше көшірмелері геномда шашыраңқы орналасуы мүмкін (мысалы, Escherichia coli-де жеті көшірме бар). Әдетте бактерияларда бірден он беске дейін көшірме кездеседі. Бұрын қайталанатын рДНК тізбектерінің бірдей екендігі және табиғи репликация қателері мен нүктелік мутацияларды ескеру үшін артық немесе қауіпсіздік механизмі ретінде қызмет ететіні қабылданған. Алайда, адамдардағы рДНК (содан кейін рРНК) тізбегінің әртүрлі хромосомалардағы вариациясы, сондай-ақ адамдар арасында да байқалды. Бұл вариациялардың көпшілігі палиндромдық тізбектер және репликацияға байланысты болуы мүмкін қателер. Кейбір варианттар егешқұйрықтарда тіндік ерекшелікпен де көрінеді. Сүтқоректілер жасушаларында 2 митохондриялық (12S және 16S) рРНҚ молекуласы және 4 түрлі цитоплазмалық рРНҚ (28S, 5.8S, 18S және 5S суббөлімшелері) бар. 28S, 5.8S және 18S рРНҚ-лары бір транскрипциялық бірлікпен (45S) кодталады, оларды 2 ішкі транскрипцияланған аралық кеңістіктер бөледі. Бірінші аралық бактериялар мен археялардағы аралыққа сәйкес келеді, ал екінші аралық прокариоттардағы 23S рРНК-ға енгізілген қосымша элемент болып табылады. Шағын суббөлімше рибосомалық РНҚ (SSU rRNA) үшіншілік құрылымы рентгендік кристаллография арқылы анықталды. SSU rRNA-ның екіншілік құрылымында 4 ерекше домен бар – 5', орталық, 3' негізгі және 3' кіші домендер. 5' доменінің (500-800 нуклеотид) екіншілік құрылымының моделі көрсетілген.
Эукариоттарда
Рибосоманың құрылыс блоктары ретінде рРНК өндірісі, рибосома синтезінің шектеуші қадамы болып табылады. Ядрода рРНК, оны кодтайтын арнайы гендерді (рДНК) пайдалана отырып, РНҚ полимераза I арқылы синтезделеді, бұл гендер геном бойынша қайталап кездеседі. 18S, 28S және 5.8S рРНК-ны кодтайтын гендер нуклеола ұйымдастырушы аймағында орналасқан және РНҚ полимераза I арқылы ірі прекурсорлық рРНК (pre rRNA) молекулаларына транскрипцияланады. Бұл pre-rRNA молекулалары сыртқы және ішкі аралық тізбектермен бөлінеді, содан кейін метилирленеді, бұл одан әрі жиналу мен бүктелу үшін маңызды. Бөлектелгеннен кейін, құрастырушы ақуыздар әрбір "жалаңаш" рРНК тізбегіне байланысып, кооперативтік жиналу және қажет болған жағдайда қосымша бүктеу ақуыздарын қосу арқылы оны функционалдық түріне келтіреді. Бүктеу ақуыздарының рРНК-ға қалай байланысатыны және дұрыс бүктелудің қалай жүзеге асырылатыны туралы нақты мәліметтер әлі белгісіз. Содан кейін рРНК кешендері ақуыздармен кешендеген snoRNA (кішкентай ядролық РНҚ) басқаратын экзо және эндонуклеолитикалық кесулерді қамтитын реакциялар арқылы өңделеді. Бұл кешендер бірігіп, тұрақты бірлік құрағанда, рРНК мен оны қоршаған рибосомалық ақуыздар арасындағы өзара әрекеттесулер жиналу кезінде тұрақтылықты қамтамасыз ету және байланыс орындарын қорғау үшін үнемі қайта құрылады. Бұл процесс рРНК өмірлік циклының "жетілу" фазасы деп аталады. РРНК жетілу кезінде болатын өзгерістердің тРНК және мРНК трансляциялық кіруін физикалық реттеу арқылы ген экспрессиясын бақылауға тікелей әсер ететіні анықталды. Кейбір зерттеулер бұл кезеңде рибосоманың тұрақтылығын сақтау үшін әртүрлі рРНК түрлерін кеңінен метилирлеу қажет екенін көрсетті. 5S рРНК гендері нуклеоланың ішінде орналасқан және РНҚ полимераза III арқылы 5S-ге дейінгі рРНК-ға транскрипцияланады. 5S-ге дейінгі рРНК өңделу үшін ядроға кіреді және 28S және 5.8S рРНК-мен бірігіп, LSU құрайды. 18S рРНК көптеген рибосомалық ақуыздармен бірігіп, SSU құрайды. Екі кіші бірлік жиналғаннан кейін, олар цитоплазмаға жеке-жеке экспортталып, 80S бірлігін құрайды және мРНК трансляциясын бастайды. Рибосомалық РНҚ кодтамайды және ешқандай ақуызға аударылмайды: рРНК тек рДНК-дан транскрипцияланады, содан кейін рибосомалардың құрылымдық құрылыс блогы ретінде пайдалану үшін жетілдіріледі. Транскрипцияланған рРНК рибосомалық ақуыздарға байланысып, рибосомалардың кіші бірліктерін құрайды және оларды өңдеу және аудару үшін рибосома арқылы мРНК және тРНК-ны итеруге қатысатын физикалық құрылым болып табылады. Ангиогенин (АНГ) сияқты кейбір ангиогендік рибонуклеазалар нуклеолаға транслокацияланып, жинақталуы мүмкін. АГН концентрациясы тым жоғары болған кезде, кейбір зерттеулер АГН-нің рДНК промотор аймағына байланысып, рРНК транскрипциясын қажетсіз түрде арттыратынын анықтады. Бұл нуклеолаға зиян келтіріп, тіпті бақылаусыз транскрипцияға және қатерлі ісікке әкелуі мүмкін. Жасушалық глюкозаның шектелуі кезінде АМФ-белсендірілген протеинкиназа (AMPK) энергияны тұтынатын, бірақ маңызды емес метаболикалық процестерді тежейді. Нәтижесінде, ол РНҚ полимераза I-ді (Ser 635 орнында) фосфорилирлеп, транскрипция басталуын бұзу арқылы рРНК синтезін төмендете алады. Рибосомалық декодтау орталығының бір немесе бірнеше псевдоуридин немесе 29O метилирлеу аймақтарының бұзылуы немесе жойылуы, жаңа аминқышқылдарының қосылу жылдамдығын төмендету арқылы рРНК транскрипциясының жылдамдығын айтарлықтай төмендетеді. Гетерохроматинның қалыптасуы рРНК транскрипциясын тоқтату үшін маңызды, әйтпесе рибосомалық РНҚ бақылаусыз синтезделеді және организмнің өмір сүру ұзақтығын едәуір қысқартады.
Прокариоттарда
Эукариоттарға ұқсас, рРНК өндірісі – рибосоманың прокариоттық синтезіндегі шектеуші фактор. E. coli бактериясында рРНК жеті түрлі rrn оперонында табылған P1 және P2 екі промоторы арқылы транскрипцияланатыны анықталды. P1 промоторы бактерлік өсімнің орташа немесе жоғары деңгейінде рРНК синтезін реттеуге жауапты. Бұл промотордың транскрипциялық активтігі өсім жылдамдығына тікелей пропорционалды болғандықтан, ол рРНК реттелуінде басты рөл атқарады. РРНК концентрациясының артуы рибосома синтезіне теріс кері байланыс механизмі ретінде әрекет етеді. rrn P1 промоторларының тиімді транскрипциясы үшін жоғары NTP концентрациясы қажет екені көрсетілді. Олар РНК полимераза және промоторлармен тұрақтандыратын кешендер құрайды деп саналады. Бактерияларда, әсіресе, жоғары NTP концентрациясының рРНК синтезінің жоғарылауымен байланысы рибосомалық, демек, ақуыз синтезінің өсім жылдамдығына тәуелділігіне молекулалық түсіндірме береді. Өсім жылдамдығы төмендесе, рРНК/рибосомалық синтез жылдамдығы да төмендейді, ал өсім жылдамдығы жоғарыласа, рРНК/рибосомалық синтез жылдамдығы артады. Бұл жасушаға қажеттіліктеріне және қолда бар ресурстарына қарай энергияны үнемдеуге немесе метаболизмін күшейтуге мүмкіндік береді. Прокариоттық жасушаларда әр рРНК гені немесе опероны 16S, 23S, 5S рРНК және тРНК тізбектерін, сондай-ақ транскрипцияланған аралықтарды қамтитын бір РРНК прекурсорына транскрипцияланады. РНҚ өңдеуі транскрипция толық аяқталмас бұрын басталады. Өңдеу реакциялары барысында рРНК және тРНК жеке молекулалар түрінде босатылады.
Прокариоттық реттеу
Прокариоттардың жасушалық физиологиясында рРНК өте маңызды рөл атқаратындықтан, рРНК реттеу механизмдерінде көптеген ортақ белгілер кездеседі. Транскрипциялық деңгейде, рРНК транскрипциясының оң және теріс регуляторлары бар, олар жасушаның гомеостазын сақтауға көмектеседі: rrn P1 промоторының жоғары жағындағы UP элементі РРНК полимеразаның суббірлігімен байланысып, рРНК транскрипциясын күшейтеді. FIS сияқты транскрипция факторлары промотордың жоғары жағында байланысып, транскрипцияны жеңілдететін РРНК полимеразамен өзара әрекеттеседі. Антитерминациялық факторлар rrn P2 промоторының төменгі жағына байланысып, транскрипцияның мерзімінен бұрын аяқталуын болдырмайды. Аминқышқылдары жетіспеген жағдайда қатаң жауап ретінде, ppGpp (теріс регулятор) P1 және P2 промоторларынан транскрипцияны тежеуі мүмкін. Рибосоманың "тоқтауы" арқылы деградация басталуы мүмкін, бұл рибосома бұрыс мРНК-ны танитын немесе рибосоманың аудармасын тоқтатуға себеп болатын басқа да өңдеу қиындықтарына тап болған кезде пайда болатын күй. Рибосома тоқтағаннан кейін, барлық кешенді бөлшектеуге бағытталған арнайы жол іске қосылады.
An UP element upstream of the rrn P1 promoter can bind a subunit of RNA polymerase, thus promoting transcription of rRNA. Transcription factors such as FIS bind upstream of the promoter and interact with RNA polymerase which facilitates transcription. Anti termination factors bind downstream of the rrn P2 promoter, preventing premature transcription termination. Due to the stringent response, when the availability of amino acids is low, ppGpp (a negative effector) can inhibit transcription from both the P1 and P2 promoters. Degradation can be triggered via "stalling" of a ribosome, a state that occurs when the ribosome recognizes faulty mRNA or encounters other processing difficulties that causes translation by the ribosome to cease. Once a ribosome stalls, a specialized pathway on the ribosome is initiated to target the entire complex for disassembly.
Эукариоттарда
Кез келген ақуыз немесе РНК сияқты, рРНК өндірісі де қателерге ұшырауы мүмкін, нәтижесінде функционалды емес рРНК пайда болады. Бұл қателерді түзету үшін жасуша функционалды емес рРНК ыдырау (NRD) жолы арқылы рРНК-ның ыдырауына мүмкіндік береді. Осы тақырыптағы көптеген зерттеулер эукариотикалық жасушалар, әсіресе *Saccharomyces cerevisiae* ашытқысы бойынша жүргізілді. Қазіргі уақытта эукариоттарда жасушалардың функционалды бұзылған рибосомаларды убиквинациялау және ыдырату үшін қалай нысаналайтыны туралы негізгі түсінік ғана бар. 40S суббірлігі үшін NRD жолы 60S суббірлігі үшін NRD жолынан тәуелсіз немесе бөлек болуы мүмкін. Кейбір гендердің белгілі бір пре-РНК-ның ыдырауына әсер ететіні, ал басқаларына – әсер етпейтіні байқалды. NRD жолына көптеген ақуыздар қатысады, мысалы Mms1p және Rtt101p, олар рибосомаларды ыдырату үшін бірге кешен құрайды деп есептеледі. Mms1p және Rtt101p бір-бірімен байланысады және Rtt101p убиквитин E3 лигаза кешенін тартады, бұл функционалды емес рибосомалардың ыдырау алдында убиквинациялануына мүмкіндік береді. Прокариоттарда Mms1 гомологы болмайды, сондықтан прокариоттар функционалды емес рРНК-ны қалай ыдырата алатыны белгісіз. Функционалды емес рРНК-ның жиналуы эукариотикалық жасушалардың өсу жылдамдығына айтарлықтай әсер етпеді.
Прокариоттарда
Прокариоттарда эукариоттарға қарағанда рибосомалық РНК ыдырауына қатысты зерттеулер анағұрлым аз болғанымен, бактериялардың эукариоттардағы NRD-мен салыстырғанда ұқсас ыдырау жолын ұстана ма деген сұраққа қызығушылық танытылып келеді. Прокариоттарға қатысты жасалған зерттеулердің көп бөлігі Escherichia coli бактериясында жүргізілген. Эукариоттық және прокариоттық рРНК ыдырауы арасында көптеген айырмашылықтар анықталды, бұл зерттеушілерді екі түрдің әртүрлі механизмдер арқылы ыдырауға ұшырайтынына сендірді. РРНК-да эукариоттарда рРНК ыдырауын тудыратын кейбір мутациялар прокариоттарда мұндай әсер көрсетпеді. 23S рРНК-дағы нүктелік мутациялар 23S және 16S рРНК екеуінің де ыдырауына себеп болды, ал эукариоттарда бір кішібірліктегі мутация тек сол кішібірліктің ыдырауына әкелді. Зерттеушілер 23S рРНК-дан толық спиральді құрылымды (H69) жою оның ыдырауын тудырмағанын анықтады. Бұл оларды H69 эндонуклеазалардың мутацияланған рРНК-ны тануы және ыдыратуы үшін маңызды деген қорытындыға жеткізді.
Тізбелік сақтау және тұрақтылық
Барлық организмдерде РРНК-ның кең таралған және тұрақты болуына байланысты, оның гендерді ауыстыруға, мутацияға және организмнің жойылмауымен өзгеруге қарсы тұруын зерттеу кең қызығушылық тудырған салаға айналды. Рибосомалық РНК гендерінің модификацияға және бұзуға төзімді екені анықталды. РРНК тізбегі өзгерген кезде жасушалардың зардап шегуі және қалыпты функцияларын тез тоқтатуы байқалды. РРНК-ның осы маңызды қасиеттері гендік деректер базасы жобалары үшін (SILVA немесе SINA сияқты толыққанды онлайн ресурстар) ерекше маңызды, онда әртүрлі биологиялық домендерден рибосомалық РНК тізбектерін салыстыру "таксиномиялық жіктеуді, филогенетикалық талдауды және микробиологиялық әртүрлілікті зерттеуді" жеңілдетеді. Кодталмайтын RNARD7 карбоксил қышқылының әсерінен ыдырауға қарсы тұру үшін РРНК өңдеуін өзгертуге қабілетті. Бұл, АТФ өндіруге қажетті субстраттың фосфорилирленуі салдарынан қышқыл жиналуы жасушаішілік функцияларға зиян келтіруі мүмкін болғанда, белсенді өсу кезінде РРНК концентрациясын сақтаудың маңызды механизмі болып табылады. 16S РРНК бойымен цис-жіктелуге қабілетті «балға бас» рибозимдерін енгізу функцияны күрт төмендетіп, тұрақтылығын азайтады.
Маңыздылығы
Рибосомалық РНК ерекшеліктері эволюцияда, соның ішінде таксономия мен медицинада маңызды. рРНК – барлық жасушаларда кездесетін санаулы ген өнімдерінің бірі. Осының салдарынан, мыңдаған рРНК тізбегі белгілі және RDP II және SILVA сияқты мамандандырылған дерекқорларда сақталады. рРНК-ның өзгеруі кейбір ауру тудыратын бактерияларға, мысалы, туберкулезді тудыратын Mycobacterium tuberculosis бактериясына, едәуір дәріге төзімділік дамытуға мүмкіндік береді. Осыған ұқсас мәселелерге байланысты, ветеринарияда да бұл кең таралған проблемаға айналды, онда үй жануарларындағы бактериялық инфекциямен күресудің басты әдісі – бактериялық рибосоманың пептидилтрансфераза орталығына (ПТО) шабуылдайтын препараттарды қолдану болып табылады. 23S рРНК-дағы мутациялар бұл препараттарға толық қарсы тұру қабілетін қалыптастырады, себебі олар ПТО-ны толығымен айналып өту үшін әзірге белгісіз механизммен бірігіп әрекет етеді. rРНК – хлорамфеникол, эритромицин, касугамицин, микрококцин, паромомицин, линезолид, альфа-сарцин, спектиномицин, стрептомицин және тиострептон сияқты клиникалық маңызы бар көптеген антибиотиктердің нысаны болып табылады. rРНК адамда miR 663 және егешқұйрықта miR 712 сияқты түрге тән микроРНК-лардың пайда болуына себеп екені дәлелденді. Бұл микроРНК-лар рРНК-ның ішкі транскрипцияланған аралықтарынан шығады.