Contente
- TL; DR (muito longo; não leu)
- O que é um ribossomo?
- O que os ribossomos fazem?
- Três etapas da produção de proteínas
- O que é o DNA ribossômico?
- O significado para rDNA e doença
- DNA ribossômico e envelhecimento
Todos os seres vivos requerem proteínas para várias funções. Dentro das células, os cientistas definem os ribossomos como os responsáveis por essas proteínas. DNA ribossômico (rDNA), por outro lado, serve como o código genético precursor dessas proteínas e desempenha outras funções também.
TL; DR (muito longo; não leu)
Os ribossomos servem como fábricas de proteínas dentro das células dos organismos. O DNA ribossômico (rDNA) é o código precursor dessas proteínas e serve outras funções importantes na célula.
O que é um ribossomo?
Pode-se definir ribossomos como fábricas de proteínas moleculares. Na sua forma mais simplista, um ribossomo é um tipo de organela encontrada nas células de todos os seres vivos. Os ribossomos podem flutuar livremente no citoplasma de uma célula ou podem residir na superfície do retículo endoplasmático (ER). Esta parte do ER é referida como ER bruto.
Proteínas e ácidos nucleicos compreendem ribossomos. A maioria destes vem do nucléolo. Os ribossomos são constituídos por duas subunidades, uma maior que a outra. Nas formas de vida mais simples, como bactérias e arqueobactérias, os ribossomos e suas subunidades são menores do que nas formas de vida mais avançadas.
Nestes organismos mais simples, os ribossomos são referidos como ribossomos 70S e são constituídos por uma subunidade 50S e uma subunidade 30S. O "S" refere-se à taxa de sedimentação de moléculas em uma centrífuga.
Em organismos mais complexos, como pessoas, plantas e fungos, os ribossomos são maiores e são chamados de ribossomos 80S. Esses ribossomos são compostos de uma subunidade 60S e 40S, respectivamente. As mitocôndrias possuem seus próprios ribossomos 70S, sugerindo uma possibilidade antiga de que os eucariotos consumissem mitocôndrias como bactérias, mas os mantinham como simbióticos úteis.
Os ribossomos podem ser constituídos por até 80 proteínas e grande parte de sua massa provém do RNA ribossômico (rRNA).
O que os ribossomos fazem?
o função principal de um ribossomo é construir proteínas. Isso é feito através da tradução de um código fornecido a partir do núcleo de uma célula por meio de mRNA (ácido ribonucleico mensageiro). Usando esse código, o ribossomo juntará os aminoácidos trazidos a ele pelo tRNA (ácido ribonucleico de transferência).
Por fim, esse novo polipeptídeo será liberado no citoplasma e posteriormente modificado como uma nova proteína funcional.
Três etapas da produção de proteínas
Embora seja fácil definir geralmente os ribossomos como fábricas de proteínas, ajuda a entender o real etapas da produção de proteínas. Essas etapas devem ser realizadas de maneira eficiente e correta para garantir que não ocorram danos a uma nova proteína.
O primeiro passo da produção de proteínas (também conhecido como tradução) é chamado iniciação. Proteínas especiais levam o mRNA à subunidade menor de um ribossomo, onde ele entra por uma fenda. Em seguida, o tRNA é preparado e trazido através de outra fenda. Todas essas moléculas se ligam entre as subunidades maiores e menores do ribossomo, formando um ribossomo ativo. A subunidade maior funciona principalmente como um catalisador, enquanto a subunidade menor funciona como um decodificador.
O segundo passo, alongamento, começa quando o mRNA é "lido". O tRNA fornece um aminoácido e esse processo se repete, alongando a cadeia de aminoácidos. Os aminoácidos são recuperados do citoplasma; eles são fornecidos por alimentos.
Terminação representa o fim da fabricação de proteínas. O ribossomo lê um códon de parada, uma sequência do gene que o instrui a concluir a construção da proteína. Proteínas chamadas proteínas do fator de liberação ajudam o ribossomo a liberar a proteína completa no citoplasma. As proteínas recém-liberadas podem dobrar ou ser modificadas em modificação pós-traducional.
Os ribossomos podem trabalhar em alta velocidade para unir aminoácidos, e às vezes podem unir 200 deles por minuto! Proteínas maiores podem levar algumas horas para serem construídas. As proteínas que os ribossomos desempenham desempenham funções essenciais para a vida, constituindo músculos e outros tecidos. A célula de um mamífero pode conter até 10 bilhões de moléculas de proteína e 10 milhões de ribossomos! Quando os ribossomos concluem seu trabalho, suas subunidades se separam e podem ser recicladas ou quebradas.
Os pesquisadores estão usando seus conhecimentos sobre ribossomos para fazer novos antibióticos e outros medicamentos. Por exemplo, existem novos antibióticos que executam um ataque direcionado aos ribossomos 70S dentro das bactérias. À medida que os cientistas aprendem mais sobre os ribossomos, mais abordagens para novos medicamentos serão, sem dúvida, descobertas.
O que é o DNA ribossômico?
DNA ribossômico, ou ácido desoxirribonucleico ribossômico (rDNA), é o DNA que codifica proteínas ribossômicas que formam ribossomos. Esse rDNA compõe uma porção relativamente pequena do DNA humano, mas seu papel é crucial para vários processos. A maior parte do RNA encontrado nos eucariotos é proveniente de RNA ribossômico que foi transcrito a partir de rDNA.
Essa transcrição de rDNA é instalado durante o ciclo celular.O próprio rDNA vem do nucléolo, localizado dentro do núcleo da célula.
O nível de produção de rDNA nas células varia dependendo do estresse e dos níveis de nutrientes. Quando há fome, a transcrição do rDNA cai. Quando há recursos abundantes, a produção de rDNA aumenta.
O DNA ribossômico é responsável por controlar o metabolismo das células, a expressão gênica, a resposta ao estresse e até o envelhecimento. É necessário que haja um nível estável de transcrição de rDNA para evitar a morte celular ou a formação de tumores.
Uma característica interessante do rDNA é sua grande série de genes repetidos. Há mais repetições de rDNA do que o necessário para o rRNA. Embora a razão para isso não seja clara, os pesquisadores acham que isso pode ter a ver com a necessidade de diferentes taxas de síntese protéica como pontos diferentes no desenvolvimento.
Essas seqüências repetitivas de rDNA podem levar a problemas com a integridade genômica. São difíceis de transcrever, replicar e reparar, o que, por sua vez, leva à instabilidade geral que pode levar a doenças. Sempre que a transcrição do rDNA ocorre a uma taxa mais alta, há um risco aumentado de quebras no rDNA e outros erros. A regulação do DNA repetitivo é importante para a saúde do organismo.
O significado para rDNA e doença
Problemas de DNA ribossômico (rDNA) têm sido implicados em várias doenças em humanos, incluindo distúrbios neurodegenerativos e câncer. Quando há maior instabilidade do rDNA, problemas ocorrem. Isso ocorre devido às seqüências repetidas encontradas no rDNA, que são suscetíveis a eventos de recombinação que produzem mutações.
Algumas doenças podem ocorrer devido ao aumento da instabilidade do rDNA (e baixa síntese de ribossomos e proteínas). Os pesquisadores descobriram que as células de pacientes com síndrome de Cockayne, síndrome de Bloom, síndrome de Werner e ataxia-telangiectasia contêm maior instabilidade do rDNA.
A instabilidade de repetição de DNA também é demonstrada em vários doenças neurológicas como doença de Huntington, ELA (esclerose lateral amiotrófica) e demência frontotemporal. Os cientistas pensam que a neurodegeneração relacionada ao rDNA decorre da alta transcrição do rDNA que produz danos ao rDNA e baixos transcritos do rRNA. Problemas com a produção de ribossomos também podem desempenhar um papel.
Um número de câncer de tumor sólido por acaso exibem rearranjos de rDNA, incluindo várias seqüências repetidas. Os números de cópias do rDNA afetam a forma como os ribossomos se formam e, portanto, o desenvolvimento de suas proteínas. A produção aumentada de proteínas pelos ribossomos fornece uma pista para a conexão entre as seqüências de repetição do DNA ribossômico e o desenvolvimento do tumor.
A esperança é que novas terapias contra o câncer possam explorar a vulnerabilidade dos tumores devido ao rDNA repetitivo.
DNA ribossômico e envelhecimento
Os cientistas recentemente descobriram evidências de que o rDNA também desempenha um papel na envelhecimento. Os pesquisadores descobriram que, à medida que os animais envelhecem, seu rDNA sofre uma alteração epigenética chamada metilação. Os grupos metil não alteram a sequência do DNA, mas alteram a forma como os genes são expressos.
Outra pista potencial no envelhecimento é a redução de repetições de rDNA. Mais pesquisas são necessárias para elucidar o papel do rDNA e do envelhecimento.
À medida que os cientistas aprendem mais sobre o rDNA e como ele pode afetar o desenvolvimento de ribossomos e proteínas, ainda há grandes promessas para novos medicamentos para tratar não apenas o envelhecimento, mas também condições deletérias, como câncer e distúrbios neurológicos.