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ARN ribosomal 16S

Agosto 05, 2021

El ARN ribosomal 16S (ARNr 16S o 16S rRNA) es el componente de la subunidad menor (30S) de los ribosomas procariotas que se une a la secuencia de Shine-Dalgarno. Los genes que lo codifican son conocidos como genes del ARNr 16S, y se utilizan para la reconstrucción de filogenias debido a sus bajas tasas de evolución.[2]​ Carl Woese y George E. Fox fueron dos de los pioneros que se basaron en las variaciones del 16S rRNA para establecer filogenias.[3]​

Subestructura atómica de la subunidad 30S de Thermus thermophilus. Las proteínas se muestran en violeta y la cadena simple de ARN en naranja claro.[1]​

Pueden existir múltiples secuencias del gen 16S rRNA en una misma bacteria.[4]​

Funciones

Tiene diversas funciones:

  • Del mismo modo que el ARN ribosomal 23S, de gran tamaño, tiene una función estructural, sirviendo como un soporte para definir la posición de las proteínas ribosomales.
  • El extremo 3' contiene la secuencia anti-Shine-Dalgarno, que se une aguas arriba con el codón de inicio AUG en el ARNm. El extremo 3' del 16S RNA se une a las proteínas S1 y S21, de las que se sabe que están implicadas en el inicio de la síntesis proteica.
  • Interacciona con el 23S rRNA, favoreciendo la unión de las subunidades 50S y 30S.
  • Estabiliza el correcto apareamiento codón-anticodón en el sitio A, a través de la formación de un puente de hidrógeno entre el átomo N1 de los residuos 1492 y 1493 de Adenina y el grup 2'OH de la cadena del mRNA.

Estructura

 

Primers (iniciadores) universales

El gen 16S rRNA se utiliza para estudios filogenéticos[5]​ ya que su secuencia está altamente conservada entre las distintas especies de bacterias y arqueas.[6]​ Carl Woese fue pionero en esta aplicación del 16S rRNA.[2]​ Algunas arqueas (hiper)termófilas (esto es, del orden Thermoproteales) contienen intrones en el gen 16S rRNA que se localizan en regiones altamente conservadas y que pueden influir en la hibridación con partidores "universales".[7]​ Los ARN mitocondrial y cloroplástico también pueden ser amplificados con estos partidores.

El par de partidores más común fue ideado por Weisburg et al.[5]​ y actualmente se los conoce como 27F y 1492R; sin embargo, en algunas aplicaciones pueden ser necesarios amplicones cortos como por ejemplo la secuenciación 454 con Titanium chemistry (las lecturas de unas 500 bases son ideales), en la que el par de partidores 27F-534R cubre de V1 a V3.[8]​ A menudo el partidor 8F se utiliza antes que el 27F. Los dos partidores son prácticamente idénticos, aunque el 27F tiene una M en lugar de una C. La secuencia de 27F es AGAGTTTGATCMTGGCTCAG comparada con 8F.[9]​

Nombre del partidor Secuencia (5' 3') Referencia
8F AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG [10]​[11]​
U1492R GGT TAC CTT GTT ACG ACT T Las mismas que la fila anterior
928F TAA AAC TYA AAK GAA TTG ACG GG [12]​
336R ACT GCT GCS YCC CGT AGG AGT CT La misma que la fila anterior
1100F YAA CGA GCG CAA CCC
1100R GGG TTG CGC TCG TTG
337F GAC TCC TAC GGG AGG CWG CAG
907R CCG TCA ATT CCT TTR AGT TT
785F GGA TTA GAT ACC CTG GTA
805R GAC TAC CAG GGT ATC TAA TC
533F GTG CCA GCM GCC GCG GTA A
518R GTA TTA CCG CGG CTG CTG G
27F AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG [13]​
1492R CGG TTA CCT TGT TAC GAC TT La misma que la fila anterior

Aplicaciones en PCR

Además de contar con sitios de unión para partidores altamente conservados, la secuencia del gen 16S rRNA contiene regiones hipervariables que pueden proporcionar secuencias específicas muy útiles para la identificación de bacterias.[14]​[15]​ Así pues, la secuenciación de genes 16S rRNA se ha vuelto prevalente en la microbiología médica, gracias al hecho de ser una alternativa rápida y económica a los métodos de identificación de bacterias por fenotipos.[16]​ Aunque originalmente se utilizaba para identificar bacterias, la secuenciación 16S acabó propiciando una reclasificación de las bacterias en nuevas especies[17]​ e incluso nuevos géneros.[5]​[18]​ La secuenciación 16S también se ha utilizado para describir nuevas especies que nunca han podido ser cultivadas.[19]​[20]​

Procariontes

Es uno de los genes que codifican el ARN que constituyen con las proteínas de los ribosomas procariontes (bacterias y arqueas).

Es un gen presente a todos los procariontes. Los cebadores de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) utilizados para amplificar la secuencia son igualmente comunes. Esto hace que se puedan hacer los estudios de filogenia entre varias especies y troncos después de la secuenciación y comparación de sus secuencias.

Eucariontes

En los eucariontes se encuentra el gen mitocondrial 16S2 y todavía en otra forma en los cloroplastos de las plantas. Según la teoría endosimbiótica, estos dos orgánulos habrían surgido en su origen de los procariontes.

Referencias

  1. Schluenzen F, Tocilj A, Zarivach R, Harms J, Gluehmann M, Janell D, Bashan A, Bartels H, Agmon I, Franceschi F, Yonath A Structure of functionally activated small ribosomal subunit at 3.3 angstroms resolution.
  2. ↑ Woese CR; Fox GE (noviembre de 1977). «Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: the primary kingdoms». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 74 (11): 5088-90. Bibcode:1977PNAS...74.5088W. PMC 432104. PMID 270744. doi:10.1073/pnas.74.11.5088. 
  3. Woese CR; Kandler O; Wheelis ML (junio de 1990). «Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 87 (12): 4576-9. Bibcode:1990PNAS...87.4576W. PMC 54159. PMID 2112744. doi:10.1073/pnas.87.12.4576. 
  4. Case RJ; Boucher Y; Dahllöf I; Holmström C; Doolittle WF; Kjelleberg S (enero de 2007). «Use of 16S rRNA and rpoB genes as molecular markers for microbial ecology studies». Applied and Environmental Microbiology 73 (1): 278-88. PMC 1797146. PMID 17071787. doi:10.1128/AEM.01177-06. 
  5. ↑ Weisburg WG; Barns SM; Pelletier DA; Lane DJ (enero de 1991). «16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study». Journal of Bacteriology 173 (2): 697-703. PMC 207061. PMID 1987160. 
  6. Coenye T; Vandamme P (noviembre de 2003). «Intragenomic heterogeneity between multiple 16S ribosomal RNA operons in sequenced bacterial genomes». FEMS Microbiology Letters 228 (1): 45-9. PMID 14612235. doi:10.1016/S0378-1097(03)00717-1. 
  7. Jay ZJ; Inskeep WP (julio de 2015). «The distribution, diversity, and importance of 16S rRNA gene introns in the order Thermoproteales». Biology Direct 10 (35): 35. PMC 4496867. PMID 26156036. doi:10.1186/s13062-015-0065-6. 
  8. http://www.hmpdacc.org/tools_protocols.php#sequencing el 30 de octubre de 2010 en Wayback Machine.
  9. Primers, 16S ribosomal DNA - François Lutzoni's Lab el 27 de diciembre de 2012 en Wayback Machine.
  10. Eden PA; Schmidt TM; Blakemore RP; Pace NR (April 1991). «Phylogenetic analysis of Aquaspirillum magnetotacticum using polymerase chain reaction-amplified 16S rRNA-specific DNA». International Journal of Systematic Bacteriology 41 (2): 324-5. PMID 1854644. doi:10.1099/00207713-41-2-324. 
  11. . Archivado desde el original el 21 de agosto de 2019. Consultado el 22 de junio de 2017. 
  12. Weidner S; Arnold W; Pühler A (1996). «Diversity of uncultured microorganisms associated with the seagrass Halophila stipulacea estimated by restriction fragment length polymorphism analysis of PCR-amplified 16S rRNA genes». Appl Environ Microbiol 62 (3): 766-71. PMC 167844. PMID 8975607. 
  13. Jiang H; Dong H; Zhang G; Yu B; Chapman LR; Fields MW (June 2006). «Microbial diversity in water and sediment of Lake Chaka, an athalassohaline lake in northwestern China». Applied and Environmental Microbiology 72 (6): 3832-45. PMC 1489620. PMID 16751487. doi:10.1128/AEM.02869-05. 
  14. Pereira F; Carneiro J; Matthiesen R; van Asch B; Pinto N; Gusmão L; Amorim A (December 2010). «Identification of species by multiplex analysis of variable-length sequences». Nucleic Acids Research 38 (22): e203. PMC 3001097. PMID 20923781. doi:10.1093/nar/gkq865. 
  15. Kolbert CP; Persing DH (June 1999). «Ribosomal DNA sequencing as a tool for identification of bacterial pathogens». Current Opinion in Microbiology 2 (3): 299-305. PMID 10383862. doi:10.1016/S1369-5274(99)80052-6. 
  16. Clarridge JE (October 2004). «Impact of 16S rRNA gene sequence analysis for identification of bacteria on clinical microbiology and infectious diseases». Clinical Microbiology Reviews 17 (4): 840-62, table of contents. PMC 523561. PMID 15489351. doi:10.1128/CMR.17.4.840-862.2004. 
  17. Lu T; Stroot PG; Oerther DB (July 2009). «Reverse transcription of 16S rRNA to monitor ribosome-synthesizing bacterial populations in the environment». Applied and Environmental Microbiology 75 (13): 4589-98. PMC 2704851. PMID 19395563. doi:10.1128/AEM.02970-08. 
  18. Brett PJ; DeShazer D; Woods DE (January 1998). «Burkholderia thailandensis sp. nov., a Burkholderia pseudomallei-like species». International Journal of Systematic Bacteriology. 48 Pt 1 (1): 317-20. PMID 9542103. doi:10.1099/00207713-48-1-317. 
  19. Schmidt TM; Relman DA (1994). «Phylogenetic identification of uncultured pathogens using ribosomal RNA sequences». Methods in Enzymology. Methods in Enzymology 235: 205–22. ISBN 978-0-12-182136-4. PMID 7520119. doi:10.1016/0076-6879(94)35142-2. 
  20. Gray JP; Herwig RP (November 1996). «Phylogenetic analysis of the bacterial communities in marine sediments». Applied and Environmental Microbiology 62 (11): 4049-59. PMC 168226. PMID 8899989. 

Enlaces externos

  • University of Washington Laboratory Medicine: Molecular Diagnosis | Bacterial Sequencing
  • The Ribosomal Database Project
  • «Ribosomal RNA». [Consulta: 27 de octubre de 2012].
  •   Datos: Q1209205

Agosto 05, 2021
ribosomal, arnr, rrna, componente, subunidad, menor, ribosomas, procariotas, secuencia, shine, dalgarno, genes, codifican, conocidos, como, genes, arnr, utilizan, para, reconstrucción, filogenias, debido, bajas, tasas, evolución, carl, woese, george, fueron, p. El ARN ribosomal 16S ARNr 16S o 16S rRNA es el componente de la subunidad menor 30S de los ribosomas procariotas que se une a la secuencia de Shine Dalgarno Los genes que lo codifican son conocidos como genes del ARNr 16S y se utilizan para la reconstruccion de filogenias debido a sus bajas tasas de evolucion 2 Carl Woese y George E Fox fueron dos de los pioneros que se basaron en las variaciones del 16S rRNA para establecer filogenias 3 Subestructura atomica de la subunidad 30S de Thermus thermophilus Las proteinas se muestran en violeta y la cadena simple de ARN en naranja claro 1 Pueden existir multiples secuencias del gen 16S rRNA en una misma bacteria 4 Indice 1 Funciones 2 Estructura 3 Primers iniciadores universales 3 1 Aplicaciones en PCR 4 Procariontes 5 Eucariontes 6 Referencias 7 Enlaces externosFunciones EditarTiene diversas funciones Del mismo modo que el ARN ribosomal 23S de gran tamano tiene una funcion estructural sirviendo como un soporte para definir la posicion de las proteinas ribosomales El extremo 3 contiene la secuencia anti Shine Dalgarno que se une aguas arriba con el codon de inicio AUG en el ARNm El extremo 3 del 16S RNA se une a las proteinas S1 y S21 de las que se sabe que estan implicadas en el inicio de la sintesis proteica Interacciona con el 23S rRNA favoreciendo la union de las subunidades 50S y 30S Estabiliza el correcto apareamiento codon anticodon en el sitio A a traves de la formacion de un puente de hidrogeno entre el atomo N1 de los residuos 1492 y 1493 de Adenina y el grup 2 OH de la cadena del mRNA Estructura Editar Primers iniciadores universales EditarEl gen 16S rRNA se utiliza para estudios filogeneticos 5 ya que su secuencia esta altamente conservada entre las distintas especies de bacterias y arqueas 6 Carl Woese fue pionero en esta aplicacion del 16S rRNA 2 Algunas arqueas hiper termofilas esto es del orden Thermoproteales contienen intrones en el gen 16S rRNA que se localizan en regiones altamente conservadas y que pueden influir en la hibridacion con partidores universales 7 Los ARN mitocondrial y cloroplastico tambien pueden ser amplificados con estos partidores El par de partidores mas comun fue ideado por Weisburg et al 5 y actualmente se los conoce como 27F y 1492R sin embargo en algunas aplicaciones pueden ser necesarios amplicones cortos como por ejemplo la secuenciacion 454 con Titanium chemistry las lecturas de unas 500 bases son ideales en la que el par de partidores 27F 534R cubre de V1 a V3 8 A menudo el partidor 8F se utiliza antes que el 27F Los dos partidores son practicamente identicos aunque el 27F tiene una M en lugar de una C La secuencia de 27F es AGAGTTTGATCMTGGCTCAG comparada con 8F 9 Nombre del partidor Secuencia 5 3 Referencia8F AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG 10 11 U1492R GGT TAC CTT GTT ACG ACT T Las mismas que la fila anterior928F TAA AAC TYA AAK GAA TTG ACG GG 12 336R ACT GCT GCS YCC CGT AGG AGT CT La misma que la fila anterior1100F YAA CGA GCG CAA CCC1100R GGG TTG CGC TCG TTG337F GAC TCC TAC GGG AGG CWG CAG907R CCG TCA ATT CCT TTR AGT TT785F GGA TTA GAT ACC CTG GTA805R GAC TAC CAG GGT ATC TAA TC533F GTG CCA GCM GCC GCG GTA A518R GTA TTA CCG CGG CTG CTG G27F AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG 13 1492R CGG TTA CCT TGT TAC GAC TT La misma que la fila anteriorAplicaciones en PCR Editar Ademas de contar con sitios de union para partidores altamente conservados la secuencia del gen 16S rRNA contiene regiones hipervariables que pueden proporcionar secuencias especificas muy utiles para la identificacion de bacterias 14 15 Asi pues la secuenciacion de genes 16S rRNA se ha vuelto prevalente en la microbiologia medica gracias al hecho de ser una alternativa rapida y economica a los metodos de identificacion de bacterias por fenotipos 16 Aunque originalmente se utilizaba para identificar bacterias la secuenciacion 16S acabo propiciando una reclasificacion de las bacterias en nuevas especies 17 e incluso nuevos generos 5 18 La secuenciacion 16S tambien se ha utilizado para describir nuevas especies que nunca han podido ser cultivadas 19 20 Procariontes EditarEs uno de los genes que codifican el ARN que constituyen con las proteinas de los ribosomas procariontes bacterias y arqueas Es un gen presente a todos los procariontes Los cebadores de la reaccion en cadena de la polimerasa PCR utilizados para amplificar la secuencia son igualmente comunes Esto hace que se puedan hacer los estudios de filogenia entre varias especies y troncos despues de la secuenciacion y comparacion de sus secuencias Eucariontes EditarEn los eucariontes se encuentra el gen mitocondrial 16S2 y todavia en otra forma en los cloroplastos de las plantas Segun la teoria endosimbiotica estos dos organulos habrian surgido en su origen de los procariontes Referencias Editar Schluenzen F Tocilj A Zarivach R Harms J Gluehmann M Janell D Bashan A Bartels H Agmon I Franceschi F Yonath A Structure of functionally activated small ribosomal subunit at 3 3 angstroms resolution a b Woese CR Fox GE 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1987160 Coenye T Vandamme P noviembre de 2003 Intragenomic heterogeneity between multiple 16S ribosomal RNA operons in sequenced bacterial genomes FEMS Microbiology Letters 228 1 45 9 PMID 14612235 doi 10 1016 S0378 1097 03 00717 1 Jay ZJ Inskeep WP julio de 2015 The distribution diversity and importance of 16S rRNA gene introns in the order Thermoproteales Biology Direct 10 35 35 PMC 4496867 PMID 26156036 doi 10 1186 s13062 015 0065 6 http www hmpdacc org tools protocols php sequencing Archivado el 30 de octubre de 2010 en Wayback Machine Primers 16S ribosomal DNA Francois Lutzoni s Lab Archivado el 27 de diciembre de 2012 en Wayback Machine Eden PA Schmidt TM Blakemore RP Pace NR April 1991 Phylogenetic analysis of Aquaspirillum magnetotacticum using polymerase chain reaction amplified 16S rRNA specific DNA International Journal of Systematic Bacteriology 41 2 324 5 PMID 1854644 doi 10 1099 00207713 41 2 324 Universal Bacterial Identification by PCR and DNA Sequencing of 16S rRNA 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