Кой откри структурата на рибозома?

Рибозомите са известни като производителите на протеини на всички клетки. Протеините контролират и изграждат живота.

Следователно, рибозоми са от съществено значение за живота. Въпреки откритието им през 50-те години, минаха няколко десетилетия, преди учените наистина да изяснят структурата на рибозомите.

TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)

Рибозомите, известни като протеиновите фабрики на всички клетки, са открити за първи път от Джордж Е. Палада. Структурата на рибозомите обаче е определена десетилетия по-късно от Ада Е. Йонат, Томас А. Steitz и Venkatraman Ramakrishnan.

Рибозомите получават името си от „рибо“ на рибонуклеинова киселина (РНК) и „сома“, което на латински означава „тяло“.

Учените определят рибозомите като структура, намираща се в клетките, наречена една от няколко по-малки клетъчни подгрупи органели. Рибозомите имат две субединици, една голяма и една малка. Ядрото прави тези субединици, които се заключват заедно. Рибозомна РНК и протеини (рибопротеини) съставят рибозома.

Някои рибозоми плават сред цитоплазма на клетката, докато други се прикрепят към ендоплазмен ретикулум (ER). Нарича се ендоплазмен ретикулум, обсипан с рибозоми груб ендоплазмен ретикулум (RER); на гладък ендоплазмен ретикулум (SER) няма прикрепени рибозоми.

В зависимост от организма, клетката може да има няколко хиляди или дори милиони рибозоми. Рибозомите съществуват както в прокариотни, така и в еукариотни клетки. Те могат да бъдат открити и в бактерии, митохондрии и хлоропласти. Рибозомите са по-разпространени в клетките, които изискват постоянен синтез на протеин, като мозъчни или панкреатични клетки.

Някои рибозоми могат да бъдат доста масивни. В еукариотите те могат да имат 80 протеина и да бъдат направени от няколко милиона атома. Тяхната РНК част заема повече от масата, отколкото тяхната протеинова част.

Рибозомите вземат кодони, които са поредица от три нуклеотида, от пратеник РНК (тРНК). Кодонът служи като шаблон от ДНК на клетката, за да се получи определен протеин. След това рибозомите транслират кодоните и ги съчетават с аминокиселина от трансфер РНК (тРНК). Това е известно като превод.

Рибозомата има три места за свързване на тРНК: an аминоацил свързващ сайт (сайт) за свързване на аминокиселини, a пептидил сайт (P сайт) и an изход сайт (E сайт).

След този процес транслираната аминокиселина надгражда протеинова верига, наречена a полипептид, докато рибозомите завършат работата си по производството на протеин. След като полипептидът се освободи в цитоплазмата, той се превръща във функционален протеин. Този процес е причината рибозомите често да се определят като протеинови фабрики. Трите етапа на производство на протеини се наричат ​​иницииране, удължаване и транслация.

Тези машиноподобни рибозоми работят бързо, като в някои случаи се присъединяват към 200 аминокиселини в минута; прокариотите могат да добавят 20 аминокиселини в секунда. Сглобяването на сложни протеини отнема няколко часа. Рибозомите произвеждат повечето от приблизително 10 милиарда протеини в клетките на бозайниците.

Завършените протеини от своя страна могат да претърпят допълнителни промени или сгъване; това се казва пост-транслационна модификация. При еукариотите, апарат на Голджи завършва протеина, преди да се освободи. След като рибозомите завършат работата си, техните субединици или се рециклират или демонтират.

Джордж Е. Palade открива рибозомите за първи път през 1955 г. Описанието на Palade в рибозомата ги представя като цитоплазмени частици, които се свързват с мембраната на ендоплазмения ретикулум. Palade и други изследователи откриват функцията на рибозомите, която представлява синтеза на протеини.

Франсис Крик ще продължи да формира централна догма на биологията, който обобщава процеса на изграждане на живот като „ДНК прави РНК прави протеин.“

Докато общата форма се определя с помощта на изображения с електронна микроскопия, ще са необходими още няколко десетилетия, за да се определи действителната структура на рибозомите. Това се дължи до голяма степен на сравнително огромния размер на рибозомите, което инхибира анализа на тяхната структура в кристална форма.

Докато Паладе открива рибозомата, други учени определят нейната структура. Три отделни учени откриха структурата на рибозомите: Ада Е. Йонат, Венкатраман Рамакришнан и Томас А. Щайтц. Тези трима учени бяха наградени с Нобелова награда за химия през 2009 г.

Откриването на триизмерната структура на рибозомата се случи през 2000 година. Йонат, роден през 1939 г., отвори вратата за това откровение. Първоначалната й работа по този проект започва през 80-те години. Тя използва микроби от горещи извори, за да изолира техните рибозоми, поради здравия им характер в сурова среда. Тя успя да кристализира рибозомите, за да могат да бъдат анализирани чрез рентгенова кристалография.

Това генерира модел на точки на детектор, така че позициите на рибозомните атоми могат да бъдат открити. В крайна сметка Yonath произвежда висококачествени кристали, използвайки криокристалография, което означава, че рибозомните кристали са замразени, за да не се разпаднат.

След това учените се опитаха да изяснят „фазовия ъгъл“ за шарките на точките. С усъвършенстването на технологиите, усъвършенстването на процедурата доведе до детайли на едноатомно ниво. Щайтц, роден през 1940 г., успя да открие кои реакционни стъпки включват кои атоми при връзките на аминокиселини. Той откри фазовата информация за по-голямата единица на рибозомата през 1998 г.

Рамакришан, роден през 1952 г., от своя страна работи за решаването на фазата на рентгеновата дифракция за добра молекулярна карта. Той намери фазовата информация за по-малката субединица на рибозомата.

Днес по-нататъшният напредък в пълната рибозомна кристалография е довел до по-добра резолюция на рибозомните сложни структури. През 2010 г. учените успешно кристализираха еукариотните 80S рибозоми на Saccharomyces cerevisiae и са успели да картографират неговата рентгенова структура ("80S" е вид категоризация, наречена стойност на Svedberg; повече за това скоро). Това от своя страна доведе до повече информация за синтеза и регулирането на протеините.

Досега се оказа, че рибозомите на по-малки организми са най-лесните за работа, за да се определи структурата на рибозомите. Това е така, защото самите рибозоми са по-малки и по-малко сложни. Необходими са повече изследвания, за да се помогне да се определят структурите на рибозомите на висшите организми, като тези при хората. Учените също се надяват да научат повече за рибозомната структура на патогените, за да помогнат в борбата срещу болестите.

Срокът рибозим се отнася до по-голямата от двете субединици на рибозома. Рибозимът функционира като ензим, откъдето идва и името му. Той служи като катализатор в сглобяването на протеини.

Стойностите на Svedberg (S) описват скоростта на утаяване в центрофуга. Учените често описват рибозомни единици, използвайки стойности на Сведберг. Например, прокариотите притежават 70S рибозоми, които се състоят от една единица с 50S и една от 30S.

Те не се събират, тъй като скоростта на утаяване има повече общо с размера и формата, отколкото с молекулното тегло. Еукариотни клетки, от друга страна, съдържат 80S рибозоми.

Рибозомите са от съществено значение за целия живот, тъй като те правят протеините, които осигуряват живота и неговите градивни елементи. Някои основни за човешкия живот протеини включват хемоглобин в червените кръвни клетки, инсулин и антитела, наред с много други.

След като изследователите разкриха структурата на рибозомите, това отвори нови възможности за изследване. Един такъв начин на проучване е за нови антибиотични лекарства. Например, новите лекарства могат да спрат заболяването, като насочат определени структурни компоненти на рибозомите на бактериите.

Благодарение на структурата на рибозомите, открити от Yonath, Steitz и Ramakrishnan, изследователите вече знаят точно местоположение между аминокиселините и местата, където протеините напускат рибозомите. Нулирането на мястото, където антибиотиците се прикрепят към рибозомите, отваря много по-висока точност в действието на лекарството.

Това е от решаващо значение в епоха, когато по-рано упорити антибиотици са се срещали с устойчиви на антибиотици щамове бактерии. Следователно откриването на структурата на рибозомите е от голямо значение за медицината.