RNA ribosomale

RNA ribosomale

Trascritti più abbondanti in una cellula in rapida divisione. Gli RNA ribosomali (rRna RNA ribosomali (rRNA: 18S, 28S, 5,8S e 5S) costituiscono ca. l’80% dell’RNA totale e formano lo scheletro strutturale e funzionale delle due subunità del ribosoma. È stato stimato che una cellula di Mammifero deve sintetizzate per ciascun ciclo replicativo ca. 10 milioni di copie di ciascun tipo di rRNA; pertanto, il processo di biosintesi delle subunità ribosomali rappresenta una delle principali sintesi cellulari. La grande quantità di rRNA può essere prodotta grazie alla presenza di geni ripetuti (rDNA); infatti una cellula umana contiene ca. 200 copie di rDNA per genoma aploide, sparse in gruppi su 5 cromosomi diversi. A differenza dei batteri, in cui un’unica RNA polimerasi è responsabile della trascrizione di tutte le diverse molecole di RNA, le cellule eucariotiche presentano tre diverse RNA polimerasi di cui l’RNA polimerasi I e III sono deputate alla produzione degli rRNA. Tre dei quattro rRNA (18S, 5,8S e 28S) sono trascritti dall’RNA polimerasi I in forma di un lungo precursore che prende il nome di RNA 45S, mentre l’rRNA 5S è codificato da un gene indipendente trascritto dall’RNA polimerasi III. L’rRNA 18S insieme a 30÷50 proteine ribosomali costituisce la subunità piccola 40S del ribosoma mentre la subunità grande 60S contiene rRNA 5s, 5,8S e 28S insieme a 40÷50 proteine ribosomali. La biosintesi degli rRNA e il loro assemblaggio nei ribosomi è un processo notevolmente complesso che inizia nel nucleolo con la sintesi del lungo trascritto primario 45S a opera dell’RNA polimerasi I. In questo lungo precursore i singoli rRNA sono separati da due regioni spaziatrici interne (ITS1 e ITS2) e fiancheggiati da due regioni spaziatrici esterne (5′ETS e 3′ETS). Una combinazione di eventi di taglio e digestione esonucleolitica a livello di queste regioni permette il rilascio delle singole molecole mature degli rRNA 18S, 5,8S e 28S. L’rRNA 5S viene, invece, trascritto come un precursore con un’estensione nella regione al 3′ e solo dopo essere opportunamente processato viene trasportato nel nucleolo e qui assemblato in particelle preribosomali. Il processamento degli rRNA prevede l’intervento di numerosi enzimi con attività endo- ed eso-ribonucleasica non del tutto caratterizzati e di piccole molecole di RNA chiamate piccoli RNA nucleolari (snoRNA). Queste molecole localizzate nel nucleolo sono necessarie non solo per gli eventi di taglio ma anche, e soprattutto, per la modificazione chimica dei nucleotidi del precursore degli rRNA. All’interno della sequenza degli rRNA sono riconoscibili due tipi di modificazioni: la presenza di un gruppo metilico in posizione 2′ del ribosio e quella di pseudouridine come prodotto dell’isomerizzazione della base azotata uridina. Ciascun tipo di modificazione viene generata da una famiglia specifica di snoRNA distinguibili per la presenza di sequenze e strutture secondarie molto conservate: gli snoRNA della famiglia chiamata box C/D sono responsabili della reazione di metilazione dell’rRNA mentre gli snoRNA della famiglia box H/ACA sono coinvolti nell’isomerizzazione dell’uridina. Essi sono associati con specifiche proteine e formano complessi chiamati snoRNP. In questi complessi, lo snoRNA ha la funzione di legare l’rRNA grazie alla presenza nella propria sequenza primaria di una breve regione complementare alla regione dell’rRNA contenente il nucleotide da modificare; una volta legato il substrato, la componente proteica del complesso snoRNP contenente l’attività enzimatica opera la specifica modifica. Il significato funzionale di tali modificazioni è a tutt’oggi non noto, esse probabilmente facilitano il ripiegamento dell’rRNA in strutture secondarie e terziarie e il suo successivo assemblaggio con le proteine ribosomali.

→ Ecologia microbica; Proteine. Sintesi delle proteine e ribosomi