Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Ribosoomide kirjeldus
- Ribosoomide levimus
- Ribosoomid on valguvabrikud
- Kes avastasid ribosoomid?
- Ribosoomi struktuuri avastus
- Mis on ribosüüm?
- Ribosoomide kategoriseerimine Svedbergi väärtuste järgi
- Ribosoomi struktuuri olulisus
Ribosoomid on tuntud kui kõigi rakkude valguvalmistajad. Valgud kontrollivad ja loovad elu.
Seetõttu on ribosoomid eluks hädavajalikud. Hoolimata nende avastustest 1950ndatel, kulus mitu aastakümmet, enne kui teadlased ribosoomide struktuuri tõeliselt välja selgitasid.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Kõigi rakkude valguvabrikuna tuntud ribosoomid avastas esmakordselt George E. Palade. Kuid ribosoomide struktuuri määrasid aastakümneid hiljem Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz ja Venkatraman Ramakrishnan.
Ribosoomide kirjeldus
Ribosoomid saavad oma nime ribonukleiinhappe (RNA) ja "soma", mis on ladina keeles "keha".
Teadlased määratlevad ribosoomid rakkudes leiduva struktuurina, mida nimetatakse mitmeks väiksemaks raku alamkomplektiks organellid. Ribosoomidel on kaks alaühikut, üks suur ja teine väike. Tuuma moodustab need alaühikud, mis lukustuvad omavahel. Ribosomaalne RNA ja valgud (riboproteiinid) moodustavad ribosoomi.
Mõned ribosoomid hõljuvad raku tsütoplasmas, teised kinnituvad endoplasmaatilisse retikulumisse (ER). Ribosoomidega nakatunud endoplasmaatilist retikulumit nimetatakse krobeline endoplasmaatiline retikulum (RER); sile endoplasmaatiline retikulum (SER) ei ole kinnitatud ribosoome.
Ribosoomide levimus
Sõltuvalt organismist võib rakus olla mitu tuhat või isegi miljonit ribosoomi. Ribosoomid esinevad nii prokarüootses kui ka eukarüootses rakus. Neid võib leida ka bakteritest, mitokondritest ja kloroplastidest. Ribosoomid on rohkem levinud rakkudes, mis vajavad pidevat valkude sünteesi, nagu aju- või pankreaserakud.
Mõned ribosoomid võivad olla üsna massilised. Eukarüootides võib neil olla 80 valku ja need võivad koosneda mitmest miljonist aatomist. Nende RNA osa võtab suurema osa massist kui nende valgu osa.
Ribosoomid on valguvabrikud
Ribosoomid võtavad koodonid, mis on kolme nukleotiidi seeria, Messenger RNA-st (mRNA). Koodon toimib raku DNA matriitsina teatud valgu valmistamiseks. Ribosoomid transleerivad seejärel koodonid ja vastavad neile aminohappeks alates RNA ülekandmine (tRNA). Seda nimetatakse tõlge.
Ribosoomis on kolm tRNA sidumissaiti: an aminoatsüül seondumiskoht (sait) aminohapete kinnitamiseks, a peptidüül sait (P sait) ja väljumine sait (E sait).
Pärast seda protsessi tugineb transleeritud aminohape valguahelale, mida nimetatakse a polüpeptiid, kuni ribosoomid on valgu valmistamise lõpetanud. Kui polüpeptiid on vabastatud tsütoplasmas, muutub see funktsionaalseks valguks. Seetõttu määratletakse ribosoomid sageli valguvabrikuteks. Valgu tootmise kolme etappi nimetatakse initsieerimiseks, pikendamiseks ja translatsiooniks.
Need masinakujulised ribosoomid töötavad kiiresti, külgnedes mõnel juhul 200 aminohappega minutis; prokarüootid võivad lisada 20 aminohapet sekundis. Komplekssete valkude kokkupanek võtab paar tundi. Ribosoomid toodavad enamiku imetajate rakkudes olevatest umbes 10 miljardist valgust.
Valminud valgud võivad omakorda läbi viia täiendavaid muutusi või voltimist; seda nimetatakse translatsioonijärgne modifikatsioon. Eukarüootides Golgi aparaat lõpetab valgu enne selle vabastamist. Kui ribosoomid on oma töö lõpetanud, viiakse nende allüksused kas ringlusse või lammutatakse.
Kes avastasid ribosoomid?
George E. Palade avastas ribosoomid esmakordselt 1955. aastal. Palade ribosoomi kirjeldus kujutas neid kui tsütoplasmaatilisi osakesi, mis olid seotud endoplasmaatilise retikulumi membraaniga. Palade ja teised teadlased leidsid ribosoomide funktsiooni, milleks oli valkude süntees.
Francis Crick asus edasi bioloogia keskne dogma, mis võttis elu ülesehitamise kokku järgmiselt: “DNA muudab RNA-d valguks”.
Kuigi üldkuju määrati elektronmikroskoopia abil, kulus ribosoomide tegeliku struktuuri kindlaksmääramiseks veel mitu aastakümmet. Selle põhjuseks oli suures osas ribosoomide suhteliselt tohutu suurus, mis pärssis nende struktuuri analüüsi kristallvormis.
Ribosoomi struktuuri avastus
Sel ajal kui Palade ribosoomi avastas, määrasid teised teadlased selle struktuuri. Ribosoomide struktuuri avastasid kolm eraldi teadlast: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan ja Thomas A. Steitz. Neid kolme teadlast autasustati 2009. aastal Nobeli keemiapreemiaga.
Kolmemõõtmeline ribosoomi struktuur avastati 2000. aastal. 1939. aastal sündinud Yonath avas selle ilmutuse jaoks ukse. Tema esimene töö selle projekti kallal algas 1980ndatel. Ta kasutas kuumadest allikatest pärit mikroobid, et isoleerida nende ribosoome nende tugeva iseloomu tõttu karmis keskkonnas. Ta suutis ribosoomid kristalliseerida, nii et neid saaks analüüsida röntgenkristallograafia abil.
See tekitas detektoris punktide mustri, nii et ribosoomi aatomite positsioone oli võimalik tuvastada. Yonath tootis lõpuks krüokristallograafiat kasutades kvaliteetseid kristalle, mis tähendab, et ribosoomi kristallid külmutati, et hoida neid lagunemast.
Seejärel proovisid teadlased selgitada punktide mustri „faasinurka“. Tehnoloogia täiustamisel viisid menetluse täpsustused detailideni ühe aatomi tasemel. 1940. aastal sündinud Steitz suutis avastada, millised reaktsioonietapid hõlmasid kõiki aatomeid aminohapete ühenduste juures. Ta leidis ribosoomi suurema üksuse faasiteabe 1998. aastal.
1952. aastal sündinud Ramakrishan töötas omakorda välja molekulaarkaardi saamiseks röntgendifraktsiooni faasi. Ta leidis ribosoomi väiksema alaühiku faasinformatsiooni.
Täna on ribosoomi täieliku kristallograafia edasised edusammud viinud ribosoomi keerukate struktuuride parema eraldusvõime saavutamiseni. Aastal 2010 kristallisid teadlased edukalt eukarüootsed 80S ribosoomid Saccharomyces cerevisiae ja suutsid kaardistada selle röntgenistruktuuri ("80S" on kategooriasse liigitamise tüüp, mida nimetatakse Svedbergi väärtuseks; sellest lähemalt varsti). See omakorda tõi kaasa lisateavet valkude sünteesi ja reguleerimise kohta.
Väiksemate organismide ribosoomid on seni osutunud kõige lihtsamaks ribosoomi struktuuri määramiseks. Seda seetõttu, et ribosoomid ise on väiksemad ja vähem keerulised. Suuremate organismide, näiteks inimestel esinevate ribosoomide struktuuride kindlaksmääramiseks on vaja rohkem uuringuid. Teadlased loodavad ka haigusetekitajate abistamiseks rohkem teada saada patogeenide ribosoomi struktuurist.
Mis on ribosüüm?
Mõiste ribosüüm "Ribosoom" viitab ribosoomi kahest alaühikust suuremale. Ribosüüm toimib ensüümina, sellest ka selle nimi. See toimib katalüsaatorina valkude kokkupanemisel.
Ribosoomide kategoriseerimine Svedbergi väärtuste järgi
Svedbergi (S) väärtused kirjeldavad sedimentatsiooni kiirust tsentrifuugis. Teadlased kirjeldavad ribosomaalseid ühikuid sageli Svedbergi väärtusi kasutades. Näiteks omavad prokarüoodid 70S ribosoome, mis koosnevad ühest ühikust 50S ja ühest 30S.
Need ei loe, sest settekiirus on pigem seotud suuruse ja kujuga kui molekulmassiga. Eukarüootsed rakud seevastu sisaldavad 80S ribosoome.
Ribosoomi struktuuri olulisus
Ribosoomid on kogu elus hädavajalikud, sest need moodustavad elutegevust tagavaid valke ja selle ehitusplokke. Mõnede inimelu jaoks oluliste valkude hulka kuuluvad paljude teiste hulgas punaste vereliblede hemoglobiin, insuliin ja antikehad.
Kui teadlased avalikustasid ribosoomide struktuuri, avas see uusi uurimisvõimalusi. Üks selline uurimisvõimalus on uute antibiootikumide jaoks. Näiteks võivad uued ravimid haigust peatada, suunates bakterite ribosoomide teatud struktuurikomponendid.
Tänu Yonathi, Steitzi ja Ramakrishnani avastatud ribosoomide struktuurile teavad teadlased nüüd täpset asukohta aminohapete ja kohtade vahel, kus valgud jätavad ribosoome. Nullimine selles kohas, kus antibiootikumid kinnituvad ribosoomidele, avab ravimite toimimise palju suurema täpsuse.
See on ülioluline ajastul, mil varasemad valentsed antibiootikumid on kohtunud antibiootikumiresistentsete bakteritüvedega. Seetõttu on ribosoomi struktuuri avastamisel meditsiinis suur tähtsus.