Ribosomale Ribonukleinsäure

Definition

Nomen
Plural: Ribosomale Ribonukleinsäuren
ri-bo-so-mal ri-bo-nu-cle-ic acid-id, ˈraɪ bəˌsoʊ’məl raɪboʊnjuːkliːɪk ˈæsɪd
Die Ribonukleinsäurekomponente des Ribosoms

Details

Übersicht

Ribonukleinsäure (RNA) ist eine Nukleinsäure, die ähnlich wie die Desoxyribonukleinsäure (DNA) aus linearen Ketten von monomeren Nukleotiden besteht. Jede Nukleotidkomponente besteht wiederum aus Phosphorsäure, Zucker und einer Stickstoffbase. Die RNS unterscheidet sich von der DNS dadurch, dass sie im Allgemeinen einsträngig ist und einen Ribosezucker enthält, im Gegensatz zum Desoxyribosezucker der DNS. Ein weiterer deutlicher Unterschied ist das Uracil der RNA anstelle des Thymin der DNA. So bildet Adenin in der RNA komplementäre Basenpaare mit Uracil. Eine der Hauptfunktionen der RNA ist die Proteinsynthese. Es gibt drei Haupttypen von RNA, die an diesem Prozess beteiligt sind: (1) Boten-RNA (mRNA), (2) Transfer-RNA (tRNA) und (3) ribosomale RNA (rRNA). Ribosomale RNA ist der RNA-Bestandteil des Ribosoms.

Biologische Funktion

Ribosomale Ribonukleinsäure (rRNA) ist eine Ribonukleinsäure, die zusammen mit den ribosomalen Proteinen das Ribosom bildet. Die ribosomale RNS trägt nicht den Code für die Herstellung von Proteinen. Vielmehr bildet sie die beiden Untereinheiten (d. h. die große und die kleine Untereinheit) eines Ribosoms. Die große Untereinheit dient als Ribozym; sie katalysiert die Bildung von Peptidbindungen zwischen zwei Aminosäuren. Das Ribosom wiederum dient als Ort der Proteinsynthese. Es hat drei Bindungsstellen: A-, P- und E-Stelle. Die A-Stelle bindet an tRNA mit einer Aminosäure (Aminoacyl-tRNA genannt). Die P-Stelle ist die Stelle im Ribosom, die von der tRNA besetzt ist, die die wachsende Peptidkette trägt (d. h. Peptidyl-tRNA). Die E-Stelle ist die Stelle für decylierte tRNA beim Verlassen des Ribosoms.1 Unter Verwendung von Boten-RNA als Vorlage durchläuft das Ribosom jedes Codon und paart es mit einer spezifischen Aminosäure, die an eine Transfer-RNA gebunden ist.

Prokaryotisches Ribosom vs. Eukaryotisches Ribosom

Beide, prokaryotische und eukaryotische Ribosomen, bestehen aus zwei ribosomalen Untereinheiten. Die Untereinheiten der Ribosomen werden durch ihre Sedimentationsrate, dargestellt durch die Svedberg-Einheit (S), identifiziert. Das prokaryotische Ribosom (70S) setzt sich aus 50S (große Untereinheit) und 30S (kleine Untereinheit) zusammen. Das eukaryotische Ribosom (80S) besteht aus 60S (große Untereinheit) und 40S (kleine Untereinheit). Hinweis: Die S-Einheiten addieren sich nicht, da sie ein Maß für die Sedimentationsrate und nicht für die Masse sind. Bei Prokaryonten enthält die ribosomale Untereinheit 30S die 16S rRNA, während die ribosomale Untereinheit 50S die 5S rRNA und die 23S rRNA enthält. Bei Säugetieren enthält die 40S ribosomale Untereinheit die 18S rRNA, während die 60S ribosomale Untereinheit rRNAs enthält: 5S, 5.8S und 28S.
Prokaryotische vs. eukaryotische Ribosomen

Prokaryotisches Ribosom

Eukaryotisches Ribosom

Lage der rRNAs

Prokaryotische rRNAs befinden sich im Zytoplasma, während eukaryotische rRNAs sich im Zytoplasma (in Ribosomen) befinden, Zellkern, Mitochondrien und Chloroplasten befinden. In Säugetierzellen gibt es vier zytoplasmatische rRNAs (d.h. 28S, 5.8S, 18S und 5S) und zwei mitochondriale rRNAs (d.h. 12S und 16S).

Gemeinsame biologische Reaktionen

In Eukaryoten werden rRNAs hauptsächlich im Nukleolus synthetisiert. Bei Säugetieren werden die 18S-, 28S- und 5.8S-rRNA-Gene in der Nukleolus-Organisatorregion von der RNA-Polymerase I in eine prä-rRNA (speziell als 45S-pre-RNA bezeichnet) transkribiert, die aus 18S, 28S und 5.8S besteht. Nach der Verarbeitung werden sie einzeln freigesetzt. Was die 5S-rRNA betrifft, so werden die dafür kodierenden Gene von der RNA-Polymerase III außerhalb des Nukleolus in die prä-5S-rRNA umgeschrieben. Zur Bildung der großen Untereinheit (d. h. 60S) des ribosomalen Komplexes verbindet sich die 5S rRNA mit der 28S und der 5,8S rRNA. 18S wiederum bildet die kleine Untereinheit (d.h. 40S), indem sie sich mit den ribosomalen Proteinen verbindet.

Gemeinsame biologische Reaktionen

Die Ribosomenbiogenese ist der Prozess der Ribosomensynthese, der im Zytosol stattfindet. Bei Säugetieren, einschließlich des Menschen, entsteht das Ribosom durch den Zusammenbau von 60S- und 40S-rRNAs. Die 60S- und 40S-Bestandteile werden jedoch innerhalb des Zellkerns gebildet, hauptsächlich im Nukleolus. Die ribosomalen Proteine werden im Zytoplasma synthetisiert, werden aber in den Zellkern transportiert, um sich mit den rRNA-Untereinheiten zu verbinden. Anschließend wandern sie aus dem Kern in das Zytoplasma, um im Zytosol den ribosomalen Komplex zu bilden.

Biologische Bedeutung

rRNAs sind als Bestandteile der Ribosomen, dem Ort der Proteinsynthese, unverzichtbar. Darüber hinaus sind rRNAs wichtig für die Evolutions- und Taxonomieforschung. Sie können auch als Zielstrukturen in der Medizin verwendet werden. Einige Antibiotika wie Erythromycin, Streptomycin und Ricin wurden entwickelt, um rRNAs pathogener Mikroben zu zerstören.

rRNA vs. rDNA

rRNAs beziehen sich auf die Nukleinsäuren in den Ribosomen. rDNAs sollten nicht als eine andere Art von Nukleinsäure im Ribosom verstanden werden. Der Begriff rDNA wird verwendet, um sich auf die Gencluster zu beziehen, die für die rRNAs kodieren. rRNAs werden als Grundlage für die Taxonomie und die Evolution verwendet. rDNAs, d. h. die Gene, die für ribosomale RNAs kodieren, werden sequenziert, um die taxonomische Gruppe eines Organismus zu bestimmen und die Rate der Artdivergenz zu schätzen.

Ergänzend

Abkürzung(en)

• rRNA
• ribosomale RNA

Weitere Informationen

Siehe auch

• ribosomale DNA
• Protein
• Ribosom
• Proteinsynthese