Obsah
- TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
- Opis ribozómov
- Prevalencia ribozómov
- Ribozómy sú továrne na bielkoviny
- Kto objavil ribozómy?
- Objav ribozómovej štruktúry
- Čo je Ribozyme?
- Kategorizácia ribozómov podľa hodnoty Svedberg
- Dôležitosť štruktúry Ribosome
Ribozómy sú známe ako tvorcovia proteínov všetkých buniek. Bielkoviny kontrolujú a budujú život.
Preto sú ribozómy nevyhnutné pre život. Napriek ich objavu v 50-tych rokoch trvalo niekoľko desaťročí, kým vedci skutočne objasnili štruktúru ribozómov.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Ribozómy, známe ako proteínové továrne všetkých buniek, prvýkrát objavil George E. Palade. Štruktúru ribozómov však určili o desaťročia neskôr Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz a Venkatraman Ramakrishnan.
Opis ribozómov
Ribozómy dostanú svoj názov od „ribo“ kyseliny ribonukleovej (RNA) a „soma“, čo je latinčina pre „telo“.
Vedci definujú ribozómy ako štruktúru nachádzajúcu sa v bunkách, nazývanú jedna z niekoľkých menších podskupín buniek organely, Ribozómy majú dve podjednotky, jednu veľkú a jednu malú. Nukleolus vytvára tieto podjednotky, ktoré sa navzájom blokujú. Ribozomálna RNA a proteíny (riboproteins) tvoria ribozóm.
Niektoré ribozómy plávajú medzi cytoplazmou bunky, zatiaľ čo iné sa pripájajú k endoplazmatickému retikulu (ER). Nazýva sa endoplazmatické retikulum posiate ribozómami hrubé endoplazmatické retikulum (RER); hladké endoplazmatické retikulum (SER) nemá pripojené ribozómy.
Prevalencia ribozómov
V závislosti od organizmu môže mať bunka niekoľko tisíc alebo dokonca milióny ribozómov. Ribozómy existujú v prokaryotických aj eukaryotických bunkách. Nachádza sa tiež v baktériách, mitochondriách a chloroplastoch. Ribozómy sú častejšie v bunkách, ktoré vyžadujú konštantnú syntézu proteínov, ako sú mozgové alebo pankreatické bunky.
Niektoré ribozómy môžu byť dosť masívne. V eukaryotoch môžu mať 80 proteínov a môžu byť vyrobené z niekoľkých miliónov atómov. Ich RNA časť zaberá viac hmoty ako ich proteínová časť.
Ribozómy sú továrne na bielkoviny
Ribozómy berú codons, ktoré sú sériou troch nukleotidov, z mediátora RNA (mRNA). Kodón slúži ako templát z bunkovej DNA na vytvorenie určitého proteínu. Ribozómy potom preložia kodóny a priradí ich k aminokyseline z transferová RNA (Tŕňa). Toto je známe ako preklad.
Ribozóm má tri väzbové miesta pre tRNA: an aminoacyl väzobné miesto (miesto A) na naviazanie aminokyselín, a peptidyl miesto (miesto P) a an východ miesto (miesto E).
Po tomto procese preložená aminokyselina stavia na proteínovom reťazci nazývanom a polypeptid, kým ribozómy nedokončia svoju prácu pri výrobe proteínu. Akonáhle sa polypeptid uvoľní do cytoplazmy, stáva sa funkčným proteínom. Tento proces je dôvod, prečo sú ribozómy často definované ako proteínové továrne. Tri fázy produkcie proteínu sa nazývajú iniciácia, predĺženie a translácia.
Tieto strojovo podobné ribozómy pracujú rýchlo a v niektorých prípadoch susedia s 200 aminokyselinami za minútu; prokaryoty môžu pridať 20 aminokyselín za sekundu. Zloženie komplexných proteínov trvá niekoľko hodín. Ribozómy tvoria najviac približne 10 miliárd proteínov v bunkách cicavcov.
Dokončené proteíny môžu zasa podliehať ďalším zmenám alebo skladaniu; toto sa volá posttranslačná modifikácia, V eukaryotoch Golgiho aparát dokončí proteín pred jeho uvoľnením. Akonáhle ribozómy dokončia svoju prácu, ich podjednotky sa buď recyklujú, alebo demontujú.
Kto objavil ribozómy?
George E. Palade prvýkrát objavil ribozómy v roku 1955. Paladeho opis ribozómu ich vykreslil ako cytoplazmatické častice, ktoré sa spájajú s membránou endoplazmatického retikula. Palade a ďalší vedci našli funkciu ribozómov, čo bola syntéza proteínov.
Francis Crick by pokračoval vo vytváraní centrálna dogma biológie, ktorý zhrnul proces budovania života, keď „DNA vytvára z RNA proteín.“
Zatiaľ čo všeobecný tvar bol určený pomocou obrazov elektrónovej mikroskopie, určenie skutočnej štruktúry ribozómov by trvalo niekoľko ďalších desaťročí. Bolo to z veľkej časti spôsobené porovnateľne veľkou veľkosťou ribozómov, ktorá inhibovala analýzu ich štruktúry v kryštalickej forme.
Objav ribozómovej štruktúry
Kým Palade objavil ribozóm, jeho vedci určili jeho štruktúru. Štruktúru ribozómov objavili traja samostatní vedci: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan a Thomas A. Steitz. Títo traja vedci boli v roku 2009 ocenení Nobelovou cenou za chémiu.
Objav trojrozmernej ribozómovej štruktúry sa objavil v roku 2000. Yonath, narodený v roku 1939, otvoril dvere pre toto zjavenie. Jej počiatočné práce na tomto projekte sa začali v 80. rokoch. Na izoláciu svojich ribozómov použila mikróby z horúcich prameňov kvôli svojej robustnej povahe v drsnom prostredí. Dokázala kryštalizovať ribozómy, aby sa dali analyzovať pomocou röntgenovej kryštalografie.
Takto sa vytvoril obrazec bodiek na detektore, takže sa dali zistiť polohy ribozomálnych atómov. Yonath nakoniec vytvoril vysoko kvalitné kryštály s použitím kryokryštalografie, čo znamená, že ribozomálne kryštály boli zmrazené, aby sa zabránilo ich rozkladu.
Vedci sa potom pokúsili objasniť „fázový uhol“ pre vzory bodiek. Ako sa technológia zlepšovala, vylepšenia postupu viedli k detailom na úrovni jedného atómu. Steitz, narodený v roku 1940, bol schopný zistiť, ktoré reakčné kroky zahŕňajú atómy, pri spojeniach aminokyselín. V roku 1998 našiel fázovú informáciu pre väčšiu jednotku ribozómu.
Ramakrishan, narodený v roku 1952, zase pracoval na riešení fázy rôntgenovej difrakcie pre dobrú molekulárnu mapu. Našiel fázové informácie pre menšiu podjednotku ribozómu.
Dnes ďalší pokrok v úplnej ribozómovej kryštalografii viedol k lepšiemu rozlíšeniu ribozómových komplexných štruktúr. V roku 2010 vedci úspešne vykryštalizovali eukaryotické 80S ribozómy Saccharomyces cerevisiae a boli schopní zmapovať svoju röntgenovú štruktúru („80S“ je druh kategorizácie nazývaný hodnota Svedberg; bližšie k tomu v krátkosti). To viedlo k ďalším informáciám o syntéze a regulácii proteínov.
Ribozómy menších organizmov sa doteraz ukázali ako najjednoduchšie na zistenie štruktúry ribozómov. Je to tak preto, že samotné ribozómy sú menšie a menej zložité. Na určenie štruktúr ribozómov vyšších organizmov, ako sú štruktúry u ľudí, je potrebný ďalší výskum. Vedci tiež dúfajú, že sa dozvedia viac o ribozomálnej štruktúre patogénov, aby pomohli v boji proti chorobám.
Čo je Ribozyme?
Termín ribozym Výraz "podjednotka" sa týka väčšej z dvoch podjednotiek ribozómu. Ribozým funguje ako enzým, teda jeho názov. Slúži ako katalyzátor pri zostavovaní proteínov.
Kategorizácia ribozómov podľa hodnoty Svedberg
Hodnoty Svedberg (S) opisujú rýchlosť sedimentácie v odstredivke. Vedci často opisujú ribozomálne jednotky pomocou hodnôt Svedberg. Napríklad prokaryoty majú 70S ribozómy, ktoré sa skladajú z jednej jednotky s 50S a jednej z 30S.
Tieto sa nespočítavajú, pretože rýchlosť sedimentácie súvisí skôr s veľkosťou a tvarom ako s molekulovou hmotnosťou. Eukaryotické bunky na druhej strane obsahujú 80S ribozómy.
Dôležitosť štruktúry Ribosome
Ribozómy sú nevyhnutné pre celý život, pretože vytvárajú proteíny, ktoré zaisťujú život a jeho stavebné kamene. Niektoré základné proteíny pre ľudský život zahŕňajú medzi inými hemoglobín v červených krvinkách, inzulín a protilátky.
Keď vedci odhalili štruktúru ribozómov, otvorili sa nové možnosti prieskumu. Jedným z takýchto spôsobov skúmania sú nové antibiotiká. Napríklad nové lieky môžu zastaviť ochorenie zameraním sa na určité štrukturálne zložky ribozómov baktérií.
Vďaka štruktúre ribozómov, ktoré objavili Yonath, Steitz a Ramakrishnan, vedci teraz vedia presné polohy medzi aminokyselinami a miesta, kde proteíny opúšťajú ribozómy. Nulovanie v mieste, kde sa antibiotiká viažu na ribozómy, otvára oveľa vyššiu presnosť pri pôsobení liekov.
Je to rozhodujúce v dobe, keď sa predtým zastavené antibiotiká stretli s kmeňmi baktérií rezistentnými na antibiotiká. Objav ribozómovej štruktúry má preto pre medicínu veľký význam.