Tartalom
- TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
- A riboszómák leírása
- A riboszómák prevalenciája
- A riboszómák fehérjegyárak
- Ki fedezte fel a riboszómákat?
- A riboszóma felépítésének felfedezése
- Mi az a ribozim?
- A riboszómák kategorizálása Svedberg értékek szerint
- A riboszóma struktúrájának fontossága
A riboszómákat az összes sejt proteinkészítőjeként ismerték. A fehérjék kontrollálják és megteremtik az életet.
Ezért a riboszómák nélkülözhetetlenek az élethez. Az 1950-es években történt felfedezésük ellenére évtizedekbe telt, mire a tudósok valóban megvilágították a riboszómák szerkezetét.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
A riboszómákat, amelyeket minden sejt proteingyárának hívnak, először George E. Palade fedezte fel. A riboszómák szerkezetét azonban évtizedekkel később Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz és Venkatraman Ramakrishnan határozta meg.
A riboszómák leírása
A riboszómák nevét a ribonukleinsav (RNS) és a „soma” „ribo” -ból kapják, amely latinul jelenti a „test” -t.
A tudósok a riboszómákat a sejtekben található struktúraként definiálják, amelyek közül a kisebb celluláris alcsoportok egyikét hívják sejtszervecskék. A riboszómáknak két alegységük van, egy nagy és egy kicsi. A magmag ezeket az alegységeket hozza létre, amelyek összekapcsolódnak. Riboszomális RNS és fehérjék (riboproteins) alkotnak riboszómát.
Néhány riboszóma lebeg a sejt citoplazmájában, míg mások az endoplazmatikus retikulumhoz (ER) kapcsolódnak. A riboszómákkal ellátott endoplazmatikus retikulumot nevezzük durva endoplazmikus retikulum (RER); a sima endoplazmatikus retikulum (SER) nem kapcsolódik riboszómákhoz.
A riboszómák prevalenciája
A szervezettől függően egy sejt több ezer vagy akár millió riboszómával is rendelkezhet. A riboszómák prokarióta és eukarióta sejtekben egyaránt léteznek. Megtalálhatók baktériumokban, mitokondriumokban és kloroplasztokban is. A riboszómák gyakoribbak azokban a sejtekben, amelyekben állandó proteinszintézis szükséges, például agyi vagy hasnyálmirigy-sejtekben.
Néhány riboszóma meglehetõsen tömeges lehet. Az eukariótákban 80 fehérje lehet, és több millió atomból állhatnak. RNS-részük nagyobb tömegben vesz fel, mint fehérje-részük.
A riboszómák fehérjegyárak
A riboszómák vesznek kodon, amelyek három nukleotid sorozatot tartalmaznak, a messenger RNS-ből (mRNS). Egy kodon templátként szolgál a sejt DNS-éből egy bizonyos fehérje előállításához. A riboszómák ezután lefordítják a kodonokat, és egy aminosavvá alakítják őket transzfer RNS (TRNS). Ezt nevezik fordítás.
A riboszómának három tRNS-kötő hely van: an aminoacyl kötőhely (A hely) az aminosavak rögzítéséhez, a peptid telek (P hely) és egy kijárat webhely (E oldal).
A folyamat után a transzlált aminosav az a nevű protein láncon épül fel polipeptid, amíg a riboszómák nem fejezik be a fehérje előállításának munkáját. Amint a polipeptid felszabadul a citoplazmába, funkcionális fehérjévé válik. Ez az oka annak, hogy a riboszómákat gyakran fehérjegyáraknak tekintik. A fehérjetermelés három szakaszát nevezzük iniciációnak, meghosszabbításnak és transzlációnak.
Ezek a szerszámszerű riboszómák gyorsan működnek, egyes esetekben percenként 200 aminosavval szomszédosak; A prokarióták másodpercenként 20 aminosavat adhatnak hozzá. A komplex fehérjék összeállítása néhány órát vesz igénybe. Az emlősök sejtjeiben a körülbelül 10 milliárd fehérje nagy részét a riboszómák képezik.
A komplett fehérjék viszont további változásokon vagy összehajtogatásokon menhetnek keresztül; ezt nevezik poszt-transzlációs módosítás. Az eukariótákban a Golgi készülék befejezi a fehérjét, mielőtt felszabadul. Miután a riboszómák befejezték munkájukat, alegységüket újrahasznosítják vagy leszerelik.
Ki fedezte fel a riboszómákat?
George E. Palade először 1955-ben fedezte fel a riboszómákat. Palade riboszómás leírása citoplazmatikus részecskékként ábrázolta őket, amelyek az endoplazmatikus retikulum membránjához kapcsolódtak. Palade és más kutatók a riboszómák funkcióját találták, amely fehérje szintézis volt.
Francis Crick tovább alakítja a a biológia központi dogma, amely összefoglalta az életépítés folyamatát, mivel „a DNS teszi az RNS-t fehérjévé”.
Míg az általános alakot elektronmikroszkópos képekkel határozták meg, még néhány évtizedbe telik a riboszómák tényleges szerkezetének meghatározása. Ez nagyrészt a riboszómák viszonylag hatalmas méretének tudható be, amelyek gátolták szerkezetük kristályos formában történő elemzését.
A riboszóma felépítésének felfedezése
Amíg Palade felfedezte a riboszómát, más tudósok meghatározták annak szerkezetét. Három különálló tudós fedezte fel a riboszómák szerkezetét: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan és Thomas A. Steitz. Ezt a három tudósot 2009-ben Nobel-kémiai díjjal jutalmazták.
A háromdimenziós riboszóma szerkezet felfedezése 2000-ben történt. Yonath, 1939-ben született, kinyitotta az ajtót ennek a kinyilatkoztatásnak. Ezzel a projekttel kapcsolatos kezdeti munkája az 1980-as években kezdődött. Meleg forrásokból származó mikrobákat használt a riboszómák elkülönítésére, robusztus természetük miatt nehéz körülmények között. Sikerült kristályosítani a riboszómákat, így röntgenkristályos módszerrel elemezhetők.
Ez pontszerű mintát hozott létre egy detektoron, így a riboszomális atomok helyzete kimutatható volt. A Yonath végül jó minőségű kristályokat állított elő kriokristallográfiával, vagyis a riboszómális kristályokat fagyasztották meg, hogy megakadályozzák őket a bontásban.
A tudósok ezután megpróbálták tisztázni a „fázisszöget” a pontok mintázata szempontjából. A technológia fejlődésével az eljárás finomítása részletekhez vezetett az egy atom szintjén. Az 1940-ben született Steitz képes volt felfedezni, hogy az aminosavak kapcsolódásánál melyik atomfázisban milyen reakció lépések zajlanak. 1998-ban megtalálta a riboszóma nagyobb egységének fázisinformációit.
Az 1952-ben született Ramakrishan a jó molekuláris térképhez a röntgendiffrakció fázisának megoldására törekedett. Megtalálta a riboszóma kisebb alegységének fázisinformációit.
Manapság a teljes riboszóma-krisztallográfia további fejlesztései eredményezték a riboszóma komplex szerkezetének jobb felbontását. 2010-ben a tudósok sikeresen kikristályosították az eukarióta 80S riboszómákat Saccharomyces cerevisiae és képesek voltak feltérképezni a röntgenszerkezetét (a "80S" egy kategorizálási típus, amelyet Svedberg értéknek hívnak; erről röviden). Ez viszont további információkhoz vezetett a protein szintéziséről és szabályozásáról.
A kisebb organizmusok riboszómái eddig a legkönnyebben működtek a riboszóma szerkezetének meghatározására. Ennek oka az, hogy maguk a riboszómák kisebbek és kevésbé bonyolultak. További kutatásokra van szükség a magasabb organizmusok, például az emberekben található riboszómák szerkezetének meghatározásához. A tudósok azt is remélik, hogy többet megtudnak a kórokozók riboszómális felépítéséről, hogy segítsék a betegség elleni küzdelmet.
Mi az a ribozim?
A kifejezés ribozimot A riboszóma két alegységének nagyobbikát jelenti. A ribozim enzimként működik, ezért a neve is. Katalizátorként szolgál a fehérje-összeállításban.
A riboszómák kategorizálása Svedberg értékek szerint
Svedberg (S) értékek leírják a centrifugában az ülepedés sebességét. A tudósok gyakran leírják a riboszomális egységeket Svedberg-értékek felhasználásával. Például a prokarióták 70S riboszómákkal rendelkeznek, amelyek egy egységből állnak, amelyben 50S és egy a 30S.
Ezek nem összeadódnak, mivel az ülepedési sebesség inkább a mérethez és alakhoz kapcsolódik, mint a molekulatömeghez. Az eukarióta sejtek viszont 80S riboszómákat tartalmaznak.
A riboszóma struktúrájának fontossága
A riboszómák nélkülözhetetlenek az egész élethez, mivel előállítják az életet biztosító fehérjéket és annak építőköveit. Az emberi élet néhány alapvető proteinje, többek között a vörösvértestekben található hemoglobin, inzulin és antitestek.
Miután a kutatók feltárták a riboszómák szerkezetét, új lehetőségeket nyitott a felfedezésre. Az egyik ilyen kutatási út az új antibiotikus gyógyszerek készítésére irányul. Például az új gyógyszerek megállíthatják a betegséget azáltal, hogy megcélozzák a baktériumok riboszómáinak bizonyos szerkezeti elemeit.
A riboszómáknak a Yonath, Steitz és Ramakrishnan által felfedezett szerkezetének köszönhetően a kutatók most már pontos helyzeteket tudnak az aminosavak és azoknak a helyeknek, amelyekben a fehérjék elhagyják a riboszómákat. Az antibiotikumok riboszómákhoz történő kötődésének nullázása sokkal nagyobb pontosságot eredményez a gyógyszer hatása során.
Ez döntő jelentőségű egy olyan korszakban, amikor a korábban hibás antibiotikumok találkoztak az antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumtörzsekkel. A riboszóma szerkezet felfedezése ezért nagy jelentőséggel bír az orvostudományban.