Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- En beskrivning av ribosomer
- Förekomsten av ribosomer
- Ribosomer är proteinfabriker
- Vem upptäckte ribosomer?
- Upptäckten av ribosomstruktur
- Vad är ett ribozym?
- Kategorisering av ribosomer efter Svedberg-värden
- Betydelsen av ribosomens struktur
Ribosomer är kända som proteinstillverkare i alla celler. Proteiner kontrollerar och bygger liv.
Därför är ribosomer viktiga för livet. Trots deras upptäckt på 1950-talet tog det flera decennier innan forskare verkligen klargjorde ribosomstrukturen.
TL; DR (för lång; läste inte)
Ribosomer, kända som proteinfabrikerna i alla celler, upptäcktes först av George E. Palade. Emellertid bestämdes ribosomstrukturen decennier senare av Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz och Venkatraman Ramakrishnan.
En beskrivning av ribosomer
Ribosomer får sitt namn från "ribo" av ribonukleinsyra (RNA) och "soma", som är latin för "kropp".
Forskare definierar ribosomer som en struktur som finns i celler, en av flera mindre cellulära underuppsättningar organeller. Ribosomer har två underenheter, en stor och en liten. Kärnan gör dessa underenheter, som låser sig ihop. Ribosomalt RNA och proteiner (riboproteins) bilda en ribosom.
Vissa ribosomer flyter bland cytoplasma i cellen, medan andra fäster vid den endoplasmiska retikulum (ER). Det endoplasmatiska retikulet med ribosomer kallas grov endoplasmatisk retikulum (RER); de smidig endoplasmatisk retikulum (SER) har inga ribosomer fästa.
Förekomsten av ribosomer
Beroende på organismen kan en cell ha flera tusen eller till och med miljoner ribosomer. Ribosomer finns i både prokaryota och eukaryota celler. De finns också i bakterier, mitokondrier och kloroplaster. Ribosomer är vanligare i celler som kräver konstant proteinsyntes, som hjärn- eller bukspottkörtelceller.
Vissa ribosomer kan vara ganska massiva. I eukaryoter kan de ha 80 proteiner och vara gjorda av flera miljoner atomer. Deras RNA-del tar upp mer av massan än deras proteindel.
Ribosomer är proteinfabriker
Ribosomer ta kodon, som är serier med tre nukleotider, från messenger RNA (mRNA). Ett kodon fungerar som en mall från cellens DNA för att skapa ett visst protein. Ribosomer översätter sedan kodonerna och matchar dem till en aminosyra från överföra RNA (TRNA). Detta kallas översättning.
Ribosomen har tre tRNA-bindningsställen: an aminoacyl bindningsställe (En plats) för att fästa aminosyror, a peptidyl webbplats (P-webbplats) och en utgång webbplats (E-webbplats).
Efter denna process bygger den översatta aminosyran på en proteinkedja som kallas a polypeptidtills ribosomerna slutför sitt arbete med att tillverka ett protein. När polypeptiden släpps in i cytoplasman fortsätter den att bli ett funktionellt protein. Denna process är därför ribosomer ofta definieras som proteinfabriker. De tre stadierna i proteinproduktionen kallas initiering, förlängning och translation.
Dessa maskinliknande ribosomer fungerar snabbt och angränsar i vissa fall 200 aminosyror per minut; prokaryoter kan lägga till 20 aminosyror per sekund. Komplexa proteiner tar några timmar att monteras. Ribosomer utgör de flesta av de cirka 10 miljarder proteinerna i cellerna hos däggdjur.
Avslutade proteiner kan i sin tur genomgå ytterligare förändringar eller vikning; det här kallas post-translationell modifiering. I eukaryoter, Golgiapparat fullbordar proteinet innan det släpps. När ribosomer har avslutat sitt arbete återvinns eller demonteras deras underenheter.
Vem upptäckte ribosomer?
George E. Palade upptäckte först ribosomer 1955. Palades ribosombeskrivning beskrev dem som cytoplasmatiska partiklar som associerades med membranet i endoplasmatisk retikulum. Palade och andra forskare fann funktionen hos ribosomer, som var proteinsyntes.
Francis Crick skulle fortsätta att bilda biologisk central dogma, som sammanfattade processen att bygga liv som "DNA gör RNA gör protein."
Medan den allmänna formen bestämdes med hjälp av elektronmikroskopibilder skulle det ta flera decennier att bestämma den faktiska strukturen hos ribosomer. Detta berodde till stor del på den relativt enorma storleken på ribosomer, som hämmar analysen av deras struktur i en kristallform.
Upptäckten av ribosomstruktur
Medan Palade upptäckte ribosomen bestämde andra forskare dess struktur. Tre separata forskare upptäckte strukturen hos ribosomer: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan och Thomas A. Steitz. Dessa tre forskare belönades med Nobelpriset i kemi 2009.
Upptäckten av tredimensionell ribosomstruktur inträffade 2000. Yonath, född 1939, öppnade dörren för denna uppenbarelse. Hennes första arbete med detta projekt började på 1980-talet. Hon använde mikrober från heta källor för att isolera deras ribosomer på grund av deras robusta natur i en hård miljö. Hon kunde kristallisera ribosomer så att de kunde analyseras via röntgenkristallografi.
Detta genererade ett mönster med prickar på en detektor så att positionerna för ribosomatomer kunde detekteras. Yonath producerade så småningom högkvalitativa kristaller med hjälp av kryokristallografi, vilket innebar att ribosomalkristallerna frystes för att hindra dem från att bryta ner.
Forskare försökte sedan belysa "fasvinkeln" för prickmönstren. När tekniken förbättrades ledde förbättringar av förfarandet till detaljer på enkelatomnivån. Steitz, född 1940, kunde upptäcka vilka reaktionssteg som involverade vilka atomer, vid anslutningarna av aminosyror. Han hittade fasinformationen för ribosomens större enhet 1998.
Ramakrishan, född 1952, arbetade i sin tur för att lösa fasen för röntgendiffraktion för en bra molekylär karta. Han hittade fasinformationen för ribosomens mindre underenhet.
Idag har ytterligare framsteg inom ribbosomkristallografi lett till bättre upplösning av ribosomkomplexstrukturer. 2010 kristalliserade forskare framgångsrikt de eukaryota 80S-ribosomerna från Saccharomyces cerevisiae och kunde kartlägga dess röntgenstruktur ("80S" är en typ av kategorisering som kallas ett Svedberg-värde; mer om detta inom kort). Detta ledde i sin tur till mer information om proteinsyntes och reglering.
Ribosomer av mindre organismer har hittills visat sig vara de enklaste att arbeta med för att bestämma ribosomstruktur. Detta beror på att ribosomerna själva är mindre och mindre komplexa. Mer forskning behövs för att hjälpa till att bestämma strukturerna i högre organismernas ribosomer, såsom hos människor. Forskare hoppas också kunna lära sig mer om patogenens ribosomstruktur för att hjälpa till i kampen mot sjukdomar.
Vad är ett ribozym?
Termen ribozym avser den större av de två underenheterna i en ribosom. Ett ribozym fungerar som ett enzym, därav dess namn. Det fungerar som en katalysator vid proteinmontering.
Kategorisering av ribosomer efter Svedberg-värden
Svedberg (S) -värden beskriver sedimentationshastigheten i en centrifug. Forskare beskriver ofta ribosomala enheter med hjälp av Svedberg-värden. Till exempel har prokaryoter 70S ribosomer som består av en enhet med 50S och en av 30S.
Dessa lägger inte samman eftersom sedimentationshastigheten har mer att göra med storlek och form än molekylvikt. Eukaryota celler, å andra sidan, innehåller 80S ribosomer.
Betydelsen av ribosomens struktur
Ribosomer är viktiga för allt liv, för de gör proteiner som säkerställer liv och dess byggstenar. Vissa viktiga proteiner för människoliv inkluderar hemoglobin i röda blodkroppar, insulin och antikroppar, bland många andra.
När forskarna avslöjade ribosomstrukturen öppnade det nya möjligheter för utforskning. En sådan möjlighet att undersöka är för nya antibiotika. Till exempel kan nya läkemedel stoppa sjukdomen genom att rikta in sig på vissa strukturella komponenter i bakteriernas ribosomer.
Tack vare strukturen av ribosomer som upptäckts av Yonath, Steitz och Ramakrishnan vet forskare nu exakta platser mellan aminosyror och de platser där proteiner lämnar ribosomer. Nollställning på platsen där antibiotika fäster sig vid ribosomer öppnar upp mycket högre precision i läkemedelsverkan.
Detta är avgörande i en tid då antibiotikaresistenta antibiotika tidigare har mött antibiotikaresistenta bakteriestammar. Upptäckten av ribosomstruktur är därför av stor betydelse för medicinen.