Hvorfor celler producerer enorme mængder rRNA fra kun en enkelt rRNA-genkopi pr. celle

Thomas Northcut/Digital Vision/Getty Images

Hver levende celle indeholder DNA sammensat af fire nukleotider. Den præcise rækkefølge af disse nukleotider koder for gener, der instruerer cellen til at producere de proteiner og RNA'er, der er nødvendige for vækst og replikation. Mens hvert kromosom bærer en enkelt kopi af DNA pr. celle, transskriberes de gener, det rummer, ofte til adskillige RNA-molekyler.

Tre kernetyper af RNA

Celler er afhængige af tre primære RNA-arter:messenger-RNA (mRNA), transfer-RNA (tRNA) og ribosomalt RNA (rRNA). mRNA tjener som planen for proteinsyntese, hvorimod tRNA og rRNA letter samlingen af ​​aminosyrer til polypeptidkæder. Ribosomer - komplekse maskiner lavet af proteiner og rRNA - oversætter mRNA til funktionelle proteiner. I denne proces bringer tRNA den korrekte aminosyre til at matche kodonen på mRNA'et, mens rRNA katalyserer peptidbindingsdannelsen, der forbinder aminosyrer sammen.

Ribosomer:Proteinproduktionens arbejdsheste

Typiske dyreceller indeholder milliarder af proteiner, hver syntetiseret på et ribosom. Hurtigt delende celler kan rumme op til ti millioner ribosomer, hvilket understreger den høje efterspørgsel efter disse molekylære fabrikker.

Strukturel sammensætning af ribosomer

Et ribosom består af to underenheder, der konvergerer omkring en mRNA-streng for at bygge et protein. Underenhederne er sammensat af over 50 proteiner, der giver strukturel støtte, organiseret omkring fire store rRNA-molekyler, der både bevarer den ribosomale form og katalyserer peptidbindingsreaktionen. Ribosomsamling begynder i kernen, hvor rRNA transskriberes fra DNA, bearbejdes til fragmenter og kombineres med proteiner. De delvist samlede ribosomer eksporteres derefter til cytoplasmaet for endelig modning og klar til translation.

Høj efterspørgsel efter rRNA driver genamplifikation

For at opfylde kravet om op til ti millioner ribosomer gentager celler rRNA-gener i tandem-arrays - omkring 100 kopier af hvert rRNA-gen findes i et typisk dyregenom. På trods af denne amplifikation skal cellen transskribere tusindvis af rRNA-molekyler for at samle de nødvendige ribosomer, hvilket forklarer overfloden af ​​rRNA i forhold til dens enestående DNA-skabelon pr. celle.