Введение

Процесс клеточного развития Рибосомы. У прокариотов этот процесс происходит в цитоплазме с транскрипцией многих оперонов генов рибосомы. У эукариотов она происходит как в цитоплазме, так и в нуклеоле. Она включает в себя скоординированную функцию более 200 белков в синтезе и обработке трех прокариотических или четырех эукариотических рРНК, а также сборку этих рРНК с рибосомальными белками. Большинство рибосомных белков относятся к различным энергопотребляющим ферментам, включая АТФ-зависимые РНК-геликазы, ААА-АТФазы, ГТФазы и киназы. Около 60% энергии клетки тратится на производство и обслуживание рибосомы. Биогенез рибосомы - это очень строго регулируемый процесс, и он тесно связан с другими клеточными процессами, такими как рост и деление. Некоторые предполагают, что в начале жизни, рибосомный биогенез предшествовал клеткам, и что гены и клетки эволюционировали, чтобы повысить репродуктивную способность рибосом.

Рибосомы

Рибосомы - это макромолекулярные машины, которые отвечают за трансляцию мРНК в белки. Рибосома эукариотов, также называемая рибосомой 80S, состоит из двух подединиц: большой подединицы 60S (которая содержит 25S [у растений] или 28S [у млекопитающих], 5,8S и 5S рРНК и 46 рибосомальных белков) и небольшой подединицы 40S (которая содержит 18S рРНК и 33 рибосомальных белков). Рибосомные белки кодируются рибосомными генами. +rРНК, обнаруженная в прокариотических и эукариотических рибосомахTypeSizeLarge subunit (LSU rRNA)Small subunit (SSU rRNA) прокариотическая70S50S (5S: 120 nt, 23S: 2906 nt) 30S (16S: 1542 nt) эукариотическая80S60S (5S: 121 nt, 5.8S: 156 nt, 28S: 5070 nt) 40S (18S: 1869 nt)

Прокариоты

Существует 52 гена, кодирующих рибосомные белки, и они могут быть найдены в 20 оперонах внутри прокариотической ДНК. Регулирование синтеза рибосомы зависит от регулирования самой рРНК. Во-первых, снижение аминоациловой тРНК приведет к тому, что прокариотическая клетка отреагирует снижением транскрипции и трансляции. Это происходит через ряд шагов, начиная с строгих факторов, связывающих рибосомы и каталитизирующих реакцию: GTP + ATP > pppGpp + AMP. Затем фосфат γ удаляется, и ppGpp связывается с РНК-полимеразой и ингибирует ее. Это связывание вызывает снижение транскрипции рРНК. Сниженное количество рРНК означает, что рибосомные белки (р-белки) будут транслироваться, но не будут иметь рРНК для связывания. Вместо этого они будут отрицательно реагировать и связываться со своей собственной мРНК, подавляя синтез р-белка. Обратите внимание, что r белки предпочтительно связываются с их комплементарной рРНК, если она присутствует, а не с мРНК. Рибосомные опероны также включают гены для РНК-полимеразы и факторов удлинения (используемых в трансляции РНК). Регулирование всех этих генов одновременно иллюстрирует связь между транскрипцией и трансляцией у прокариотов.

Эукариоты

Синтез рибосомного белка у эукариотов является основной метаболической активностью. Это происходит, как и большинство синтеза белка, в цитоплазме, недалеко от ядра. Отдельные рибосомные белки синтезируются и импортируются в ядро через ядерные поры. См. ядерный импорт для получения дополнительной информации о перемещении рибосомных белков в ядро. ДНК транскрибируется с высокой скоростью в нуклеоле, который содержит все гены 45S рРНК. Единственным исключением является 5S рРНК, которая транскрибируется вне нуклеола. После транскрипции рРНК связываются с рибосомальными белками, образуя два типа рибосомальных подединиц (большие и малые). Позже они собираются в цитозоле, чтобы создать функционирующую рибосому. См. ядерный экспорт для получения дополнительной информации о перемещении рибосомных подединиц из ядра.

Обработка

Эукариотические клетки котранскрибируют три зрелых вида рРНК в серии этапов. Процесс созревания рРНК и процесс набора р-белков происходит в предшественниках рибосомы, иногда называемых пре-рибосомами, и происходит в нуклеоле, нуклеоплазме и цитоплазме. С. cerevisiae является образцовым эукариотическим организмом для изучения рибосомного биогенеза. Биогенез рибосомы начинается в нуклеоле. Там 35S пре-РНК транскрибируется из рибосомных генов в виде полицистронного транскрипта РНК-полимеразой I и обрабатывается в 18S, 5.8S и 25S подединицы рРНК. На этом этапе процесса рибосомного биогенеза, 40S-при рибосома уже показывает структуры "голова" и "тело" зрелого 40S-субъекта. Пре-рибосома 40S переносится из нуклеола в цитоплазму. Цитоплазматическая 40S пре-рибосома теперь содержит рибосомные белки, 20s рРНК и несколько не рибосомных факторов. Окончательное образование структуры клюва подединицы 40S происходит после фосфорилирования и дефосфорилирования, включая комплекс Enp1 Ltv1 Rps3 и киназу Hrr25. Разделение 20S pre-рРНК в месте D создает зрелую 18s-рРРНК. Это расщепление зависит от нескольких нерибосомальных факторов, таких как Nob1, Rio1, Rio2, Tsr1 и Fap7.