Hvem opdagede Ribosomes struktur?

Ribosomer er kendt som proteinproducenterne i alle celler. Proteiner styrer og bygger liv.

Derfor, ribosomer er essentielle for livet. På trods af deres opdagelse i 1950'erne tog det flere årtier, før forskere virkelig belyste ribosomernes struktur.

TL; DR (for lang; Har ikke læst)

Ribosomer, kendt som proteinfabrikkerne i alle celler, blev først opdaget af George E. Palade. Imidlertid blev strukturen af ​​ribosomer bestemt årtier senere af Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz og Venkatraman Ramakrishnan.

Ribosomer får deres navn fra "ribo" af ribonukleinsyre (RNA) og "soma", som er latin for "krop".

Forskere definerer ribosomer som en struktur, der findes i celler, en af ​​flere mindre cellulære delmængder kaldet organeller. Ribosomer har to underenheder, en stor og en lille. Nucleolus fremstiller disse underenheder, som låser sammen. Ribosomalt RNA og proteiner (riboproteiner) udgør et ribosom.

Nogle ribosomer flyder blandt cytoplasma af cellen, mens andre knytter sig til

Afhængigt af organismen kan en celle have flere tusinde eller endog millioner af ribosomer. Ribosomer findes i både prokaryote og eukaryote celler. De kan også findes i bakterier, mitokondrier og kloroplaster. Ribosomer er mere udbredt i celler, der kræver konstant proteinsyntese, som celler i hjernen eller bugspytkirtlen.

Nogle ribosomer kan være ret massive. I eukaryoter kan de have 80 proteiner og være lavet af flere millioner atomer. Deres RNA-del optager mere af massen end deres proteindel.

Ribosomer tager kodoner, som er serier med tre nukleotider, fra messenger RNA (mRNA). Et codon fungerer som en skabelon fra cellens DNA til fremstilling af et bestemt protein. Ribosomer oversætter derefter kodonerne og matcher dem med en aminosyre fra overføre RNA (tRNA). Dette er kendt som oversættelse.

Ribosomet har tre tRNA-bindingssteder: en aminoacyl bindingssted (Et sted) til binding af aminosyrer, a peptidyl site (P site) og en Afslut websted (E-sted).

Efter denne proces bygger den oversatte aminosyre på en proteinkæde kaldet a polypeptid, indtil ribosomerne fuldender deres arbejde med at fremstille et protein. Når polypeptidet er frigivet i cytoplasmaet, bliver det et funktionelt protein. Denne proces er grunden til, at ribosomer ofte defineres som proteinfabrikker. De tre faser af proteinproduktion kaldes initiering, forlængelse og translation.

Disse maskinlignende ribosomer fungerer hurtigt og støder op til 200 aminosyrer pr. Minut i nogle tilfælde; prokaryoter kan tilføje 20 aminosyrer pr. sekund. Komplekse proteiner tager et par timer at samle. Ribosomer fremstiller de fleste af de ca. 10 milliarder proteiner i cellerne i pattedyr.

Fuldførte proteiner kan igen gennemgå yderligere ændringer eller foldning; dette kaldes post-translationel ændring. I eukaryoter er den Golgi-apparat fuldfører proteinet, før det frigives. Når ribosomer er færdige med deres arbejde, genbruges eller demonteres deres underenheder.

George E. Palade opdagede først ribosomer i 1955. Palades ribosombeskrivelse portrætterede dem som cytoplasmatiske partikler, der var forbundet med membranen i det endoplasmatiske retikulum. Palade og andre forskere fandt funktionen af ​​ribosomer, som var proteinsyntese.

Francis Crick ville fortsætte med at danne biologiens centrale dogme, som opsummerede processen med at opbygge liv som "DNA får RNA til at lave protein."

Mens den generelle form blev bestemt ved hjælp af elektronmikroskopibilleder, ville det tage flere årtier at bestemme den faktiske struktur af ribosomer. Dette skyldtes i vid udstrækning den forholdsvis enorme størrelse af ribosomer, som inhiberede analysen af ​​deres struktur i krystalform.

Mens Palade opdagede ribosomet, bestemte andre forskere dets struktur. Tre separate forskere opdagede strukturen af ​​ribosomer: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan og Thomas A. Steitz. Disse tre forskere blev belønnet med Nobelprisen i kemi i 2009.

Opdagelsen af ​​tredimensionel ribosomstruktur fandt sted i 2000. Yonath, født i 1939, åbnede døren for denne åbenbaring. Hendes første arbejde med dette projekt begyndte i 1980'erne. Hun brugte mikrober fra varme kilder til at isolere deres ribosomer på grund af deres robuste natur i et hårdt miljø. Hun var i stand til at krystallisere ribosomer, så de kunne analyseres via røntgenkrystallografi.

Dette genererede et mønster af prikker på en detektor, så positionerne af ribosomale atomer kunne detekteres. Yonath producerede til sidst krystaller af høj kvalitet ved hjælp af kryokrystallografi, hvilket betyder at de ribosomale krystaller blev frosset for at forhindre dem i at bryde sammen.

Forskere forsøgte derefter at belyse ”fasevinklen” for prikkernes mønstre. Efterhånden som teknologien blev forbedret, førte forbedringer af proceduren til detaljer på enkeltatom-niveau. Steitz, født i 1940, var i stand til at opdage, hvilke reaktionstrin der involverede hvilke atomer, ved forbindelserne mellem aminosyrer. Han fandt faseoplysningerne for ribosomets større enhed i 1998.

Ramakrishan, født i 1952, arbejdede igen med at løse fasen af ​​røntgendiffraktion for et godt molekylært kort. Han fandt faseoplysningerne for ribosomets mindre underenhed.

I dag har yderligere fremskridt inden for fuld ribosomkrystallografi ført til bedre opløsning af ribosom-komplekse strukturer. I 2010 krystalliserede forskere med succes de eukaryote 80S ribosomer af Saccharomyces cerevisiae og var i stand til at kortlægge dens røntgenstruktur ("80S" er en type kategorisering kaldet en Svedberg-værdi; mere om dette kort). Dette førte igen til mere information om proteinsyntese og regulering.

Ribosomer fra mindre organismer har hidtil vist sig at være den nemmeste at arbejde med for at bestemme ribosomstruktur. Dette skyldes, at selve ribosomerne er mindre og mindre komplekse. Mere forskning er nødvendig for at hjælpe med at bestemme strukturer af højere organismeres ribosomer, såsom dem hos mennesker. Forskere håber også at lære mere om patogeners ribosomale struktur for at hjælpe i kampen mod sygdomme.

Begrebet ribozym henviser til den største af de to underenheder i et ribosom. Et ribozym fungerer som et enzym, deraf navnet. Det fungerer som en katalysator i proteinsamling.

Svedberg (S) -værdier beskriver sedimentationshastigheden i en centrifuge. Forskere beskriver ofte ribosomale enheder ved hjælp af Svedberg-værdier. For eksempel har prokaryoter 70S ribosomer, der består af en enhed med 50S og en af ​​30S.

Disse tilføjes ikke, fordi sedimenteringshastigheden har mere at gøre med størrelse og form end molekylvægt. Eukaryote cellerderimod indeholder 80S ribosomer.

Ribosomer er essentielle for alt liv, for de fremstiller de proteiner, der sikrer liv og dets byggesten. Nogle essentielle proteiner for menneskeliv inkluderer hæmoglobin i røde blodlegemer, insulin og antistoffer, blandt mange andre.

Når forskere først havde afsløret strukturen af ​​ribosomer, åbnede det nye muligheder for udforskning. En sådan udforskningsvej er for nye antibiotika. For eksempel kan nye lægemidler stoppe sygdommen ved at målrette mod visse strukturelle komponenter i bakteriens ribosomer.

Takket være strukturen af ​​ribosomer opdaget af Yonath, Steitz og Ramakrishnan kender forskere nu præcise placeringer mellem aminosyrer og de placeringer, hvor proteiner forlader ribosomer. Nulstilling på det sted, hvor antibiotika knytter sig til ribosomer, åbner meget højere præcision i lægemiddelhandling.

Dette er afgørende i en æra, hvor tidligere solide antibiotika er mødt med antibiotikaresistente bakteriestammer. Opdagelsen af ​​ribosomstruktur er derfor af stor betydning for medicin.