L' RNA ribosomiale 5S ( rRNA 5S ) è uno dei piccoli RNA ribosomiali che costituiscono sia la grande subunità 50S dei ribosomi dei procarioti che la grande subunità 60S dei ribosomi citosol degli eucarioti . D'altra parte, è assente dai ribosomi mitocondriali di funghi e animali . Negli esseri umani , è costituito da 121 nucleotidi .
Con un peso molecolare di circa 40 kDa , 5S rRNA è un RNA relativamente piccolo. La sua struttura secondaria è stata stabilita e consiste di cinque eliche, quattro anelli e una cerniera che formano una struttura a Y. Nel genoma degli eucarioti, i geni 5S rDNA sono assemblati da ripetizioni in tandem. Il numero di questi geni varia da specie a specie .
Le cinque eliche sono numerate da I a V mentre la cerniera e le quattro spire sono identificate da A a E: le spire C e D sono stelo-loop mentre le spire B ed E sono interne e l'ansa A forma la cerniera.
L'elica III ha due residui di adenina altamente conservati. Studi filogenetici mostrano che le eliche I e III sono probabilmente molto antiche.
L'uso di numerose tecniche di indagine molecolare, tra cui la colorazione immunoistochimica , la reticolazione intermolecolare e le tecniche di cristallografia a raggi X , hanno permesso di determinare con grande precisione la localizzazione dell'rRNA 5S all'interno della grande unità sub-ribosomiale. Questa stessa subunità consiste di due RNA ribosomiali nei procarioti - 5S rRNA e 23S rRNA - e tre negli eucarioti - 5S rRNA, 5.8S rRNA e 28S rRNA. - con cui sono associate varie proteine .
Nei procarioti, la struttura tridimensionale della grande subunità ribosomiale mostra una superficie relativamente liscia e, di fronte, una superficie comprendente tre sporgenze, chiamate protuberanza L1 , protuberanza centrale e asta L7 / L12 . La protuberanza L1 e l'asta L7 / L12 sono disposte lateralmente e circondano la protuberanza centrale, la cui formazione e struttura è basata su 5S rRNA . La grande subunità ribosomiale dei procarioti contiene anche 23S rRNA e diverse proteine ribosomiali , comprese le proteine L5, L18, L25 e L27.
Il ruolo esatto dell'RNA ribosomiale 5S non è ancora chiaro. Un deficit di rRNA 5S ha un effetto deleterio più pronunciato sulle cellule di E. coli rispetto alla delezione di altri geni come quelli per l' rRNA 16S dalla subunità piccola o per l' rRNA 23S dalla subunità grande . Le cellule prive di rRNA 5S hanno una capacità inferiore di produrre proteine , mentre studi cristallografici sui ribosomi funzionali mostrano che le proteine che si legano all'rRNA 5S e la protuberanza centrale della grande subunità del ribosoma potrebbero svolgere un ruolo nel legame dell'RNA di trasferimento al ribosoma.
Inoltre, la vicinanza topografica tra 23S rRNA e 5S rRNA, che costituiscono due centri catalitici attivi sul ribosoma con attività peptidiltransferasi e GTPasi , ha portato all'ipotesi che 5S rRNA possa agire da mediatore coordinando i diversi centri funzionali del ribosoma. Gli studi tridimensionali mediante cristallografia hanno anche dimostrato che il complesso tra le proteine ribosomiali e 5S rRNA così come altri componenti della protuberanza centrale della grande subunità del ribosoma potrebbe anche svolgere un ruolo nella formazione di legami tra le subunità come così come con i siti di legame dell'RNA di trasferimento .
La 5S rRNA di eucarioti è prodotta dalla RNA polimerasi III , mentre molti clivaggio eucariotiche RNA ribosomiale 45S da un precursore prodotti dalla RNA polimerasi I . È stato dimostrato che negli ovociti di Xenopus (capo artigliato), le dita da 4 a 7 delle nove dita di zinco del fattore di trascrizione TFIIIA si legano alla regione centrale del 5S rRNA: questa interazione permette sia di reprimere l' eccessiva trascrizione di 5S rDNA geni e stabilizzano il loro prodotto di trascrizione fino al loro utilizzo per l'assemblaggio dei ribosomi.
L'assemblaggio dei ribosomi eucariotici è un processo complesso che coinvolge quattro diversi RNA ribosomiali e più di 80 proteine . Mentre la biogenesi degli altri RNA ribosomiali che costituiscono le subunità ribosomiali 60S e 40S inizia nei nucleoli attraverso la trascrizione sotto l'azione di una RNA polimerasi I , 5S rRNA è unico in quanto viene trascritto da una RNA polimerasi III da geni indipendenti situati in un locus diverso. Le esonucleasi Rex1p, Rex2p e Rex3p trattano l' estremità 3 ' dell'rRNA 5S. L'assemblaggio dei costituenti dei ribosomi risultante dalla trascrizione dei geni corrispondenti avviene nei nucleoli, quindi i ribosomi completano la loro maturazione nel citoplasma , dove avviene l'assemblaggio delle subunità 60S e 40S in particolare per formare gli 80S funzionali ribosoma. La ricerca è ancora in corso per determinare quando l'rRNA 5S è integrato nel ribosoma, i risultati su questo argomento sono contraddittori: uno studio recente indica infatti che questa integrazione avverrebbe in una fase molto precoce a 90S di maturazione. il lavoro preliminare ha suggerito che questa integrazione è avvenuta molto più tardi. Il più recente di questi dati, ottenuto dai lieviti , suggerisce infatti che l'rRNA 5S è incorporato nelle particelle 90S sotto forma di un piccolo complesso ribonucleoproteico ; in particolare, il 5S rRNA si trova associato alla proteina ribosomiale Rp15p in una piccola ribonucleoproteina, e questo anche nelle cellule del lievito come in quelle dei mammiferi , che tende almeno a dimostrare che forma delle pre-particelle. complesso di 5S rRNA e Rp15p.
Di seguito sono elencate diverse proteine importanti che interagiscono con l'rRNA 5S.
La proteina La previene la degradazione dell'RNA da parte delle esonucleasi della cellula . La proteina La è presente in tutti gli eucarioti e si trova nel nucleo delle loro cellule , dove si associa a diverse proteine trascritte dalla RNA polimerasi III . L'interazione tra questa proteina e l'RNA coinvolge residui di uridina 3'-terminale che stabilizzano il ripiegamento dell'RNA.
La proteina ribosomiale L5 interagisce anche con l'rRNA 5S. Quest'ultimo ha questo particolare tra gli RNA ribosomiali che è presente all'esterno dei ribosomi all'interno delle particelle di ribonucleoproteina (RNP) con la proteina L5. Tali complessi vengono importati nei nucleoli per l'assemblaggio nei ribosomi, in modo che la proteina L5 sia presente sia nel citoplasma che nel nucleo delle cellule eucariotiche . Una carenza di proteina L5 funzionale impedisce il trasporto dell'rRNA 5S nel nucleo e limita l'assemblaggio dei ribosomi.
Nei procarioti , l'rRNA 5S si lega alle proteine L5, L18 e L25 mentre, negli eucarioti , l'rRNA 5S si lega solo alla proteina ribosomiale L5. Nel Trypanosoma brucei , l' agente infettivo che causa la tripanosomiasi ( malattia del sonno e malattia di Chagas ), 5S rRNA interagisce con due proteine strettamente correlate, P34 e P37, la cui carenza porta ad una diminuzione del tasso di rRNA 5S funzionale.