Kes avastas Ribosome'i struktuuri?

Ribosoomid on tuntud kui kõigi rakkude valgutootjad. Valgud kontrollivad ja loovad elu.

Seetõttu ribosoomid on eluks hädavajalikud. Hoolimata nende avastamisest 1950. aastatel, kulus mitu aastakümmet, enne kui teadlased ribosoomide struktuuri tõeliselt selgitasid.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Ribosoomid, mis on tuntud kui kõigi rakkude valguvabrikud, avastas esmakordselt George E. Palade. Ribosoomide struktuuri määras aastakümneid hiljem Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz ja Venkatraman Ramakrishnan.

Ribosoomid saavad oma nime ribonukleiinhappe (RNA) ja soma, mis on ladina keeles keha, ribo.

Teadlased määratlevad ribosoomid rakkudes leiduva struktuurina, mida nimetatakse mitmeks väiksemaks rakuliseks alamhulgaks organellid. Ribosoomidel on kaks alaühikut, üks suur ja teine ​​väike. Tuum paneb need allüksused omavahel lukustuma. Ribosomaalne RNA ja valgud (riboproteiinid) moodustavad ribosoomi.

Mõned ribosoomid hõljuvad tsütoplasma lahtrisse, teised aga kinnitavad endoplasmaatiline retikulum (ER)

Rakus võib sõltuvalt organismist olla mitu tuhat või isegi miljoneid ribosoome. Ribosoomid esinevad nii prokarüootsetes kui ka eukarüootsetes rakkudes. Neid võib leida ka bakteritest, mitokondritest ja kloroplastidest. Ribosoomid on levinumad rakkudes, mis vajavad pidevat valgusünteesi, näiteks aju- või kõhunäärmerakud.

Mõned ribosoomid võivad olla üsna massiivsed. Eukarüootides võib neil olla 80 valku ja need võivad koosneda mitmest miljonist aatomist. Nende RNA osa võtab suurema osa massist kui valgu osa.

Ribosoomid võtavad koodonid, mis on kolme nukleotiidi seeria, mis pärineb messenger RNA-st (mRNA). Koodon toimib raku DNA-st teatud valgu moodustamiseks. Seejärel tõlgivad ribosoomid koodonid ja sobitavad need aminohappega ülekandke RNA (tRNA). Seda tuntakse kui tõlge.

Ribosoomil on kolm tRNA seondumissaiti: an aminoatsüül seondumiskoht (A-koht) aminohapete kinnitamiseks, a peptidüül sait (P sait) ja an väljumine sait (E sait).

Pärast seda protsessi põhineb tõlgitud aminohape valguahelal, mida nimetatakse a polüpeptiid, kuni ribosoomid on oma valgu valmistamise töö lõpule viinud. Kui polüpeptiid on vabanenud tsütoplasmasse, muutub see funktsionaalseks valguks. See protsess on see, miks ribosoome määratletakse sageli valgutehastena. Valgu tootmise kolme etappi nimetatakse initsieerimiseks, pikendamiseks ja translatsiooniks.

Need masinetaolised ribosoomid toimivad kiiresti, ühendades mõnel juhul 200 aminohapet minutis; prokarüootid võivad sekundis lisada 20 aminohapet. Komplekssete valkude kogunemine võtab paar tundi. Ribosoomid moodustavad suurema osa umbes 10 miljardist valgust imetajate rakkudes.

Lõppenud valgud võivad omakorda läbida täiendavaid muutusi või voltimist; seda nimetatakse tõlkimisjärgne modifitseerimine. Eukarüootides on Golgi aparaat lõpetab valgu enne selle vabanemist. Kui ribosoomid on oma töö lõpetanud, taaskasutatakse või demonteeritakse nende allüksused.

George E. Esmakordselt avastas Palade ribosoomid 1955. aastal. Palade ribosoomide kirjeldus kujutas neid tsütoplasma osakestena, mis seostuvad endoplasmaatilise retikulumi membraaniga. Palade ja teised teadlased leidsid ribosoomide funktsiooni, milleks oli valkude süntees.

Francis Crick jätkaks selle moodustamist bioloogia keskne dogma, mis võttis elu ülesehitamise protsessi kokku nii, et "DNA paneb RNA-st valku tegema".

Ehkki üldkuju määrati elektronmikroskoopia piltide abil, kulus ribosoomide tegeliku struktuuri määramiseks veel mitu aastakümmet. Selle põhjuseks oli suures osas ribosoomide suhteliselt tohutu suurus, mis pärssis nende struktuuri analüüsi kristallvormis.

Kui Palade avastas ribosoomi, määrasid teised teadlased selle struktuuri. Kolm eraldi teadlast avastasid ribosoomide struktuuri: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan ja Thomas A. Steitz. Neid kolme teadlast premeeriti 2009. aastal Nobeli keemiapreemiaga.

Kolmemõõtmelise ribosoomi struktuuri avastamine toimus 2000. aastal. 1939. aastal sündinud Yonath avas selle ilmutuse ukse. Tema esialgne töö selle projektiga algas 1980. aastatel. Ribosoomide isoleerimiseks kasutas ta kuumaveeallikatest pärit mikroobe, kuna need olid karmis keskkonnas karmid. Ta suutis ribosoomid kristallida, et neid saaks röntgenkristallograafia abil analüüsida.

See tekitas detektoril punktide mustri, et oleks võimalik tuvastada ribosomaalsete aatomite positsioone. Lõpuks tootis Yonath krüokristallograafiat kasutades kvaliteetseid kristalle, mis tähendab, et ribosomaalsed kristallid külmutati, et hoida neid lagunemast.

Seejärel püüdsid teadlased täpsustada punktide mustrite “faasinurka”. Tehnoloogia parenedes viisid protseduuri täpsustused ühe aatomi tasemel detailideni. 1940. aastal sündinud Steitz suutis teada saada, millised reaktsioonietapid milliste aatomitega seotud on aminohapped. Ta leidis ribosoomi suurema üksuse faasiteabe 1998. aastal.

1952. aastal sündinud Ramakrishan püüdis omakorda lahendada röntgendifraktsiooni faasi hea molekulaarkaardi jaoks. Ta leidis ribosoomi väiksema allüksuse faasiteabe.

Täna on kogu ribosoomi kristallograafia edasiarendus viinud ribosoomide kompleksstruktuuride parema lahutuseni. 2010. aastal kristalliseerisid teadlased edukalt eukarüootsed 80S ribosoomid Saccharomyces cerevisiae ja suutsid kaardistada selle röntgenstruktuuri ("80S" on kategooriatüüp, mida nimetatakse Svedbergi väärtuseks; lähemalt sellest lähemalt). See tõi omakorda rohkem teavet valkude sünteesi ja reguleerimise kohta.

Siiani on väiksemate organismide ribosoomid osutunud kõige lihtsamaks ribosoomide struktuuri määramiseks. Seda seetõttu, et ribosoomid ise on väiksemad ja vähem keerukad. Vaja on rohkem uuringuid, et aidata kindlaks teha kõrgemate organismide ribosoomide struktuure, näiteks inimestel. Samuti loodavad teadlased haiguste vastu võitlemiseks rohkem teada saada patogeenide ribosomaalsest struktuurist.

Termin ribosüüm Termin "ribosoom" viitab ribosoomi kahele alaühikule suuremale. Ribosüüm toimib ensüümina, sellest ka selle nimi. See toimib valgu kogumise katalüsaatorina.

Svedbergi (S) väärtused kirjeldavad settimise kiirust tsentrifuugis. Teadlased kirjeldavad sageli ribosomaalseid üksusi, kasutades Svedbergi väärtusi. Näiteks on prokarüootidel 70S ribosoomid, mis koosnevad ühest 50S ja 30S ühikust.

Need ei liitu, sest settimise määr on rohkem seotud suuruse ja kujuga kui molekulmassiga. Eukarüootsed rakud, teiselt poolt, sisaldavad 80S ribosoome.

Ribosoomid on kogu elu jaoks hädavajalikud, sest need moodustavad elu tagavad valgud ja selle ehituskivid. Mõned inimelule olulised valgud hõlmavad punaste vereliblede hemoglobiini, insuliini ja antikehadpaljude teiste seas.

Kui teadlased tutvustasid ribosoomide struktuuri, avas see uusi võimalusi uurimiseks. Üks selline uurimisvõimalus on uute antibiootikumidega ravimite jaoks. Näiteks võivad uued ravimid peatada haiguse, suunates bakterite ribosoomide teatud struktuursed komponendid.

Tänu Yonathi, Steitzi ja Ramakrishnani avastatud ribosoomide struktuurile teavad teadlased nüüd täpseid asukohti aminohapete ja kohtade vahel, kus valgud ribosoomidest lahkuvad. Nullimine antibiootikumide ribosoomidele kinnitumise kohas avab ravimi toimimisel palju suurema täpsuse.

See on ülioluline ajastul, kui varem tugevad antibiootikumid on kohanud antibiootikumiresistentseid bakteritüvesid. Ribosoomi struktuuri avastamine on seetõttu meditsiinis väga oluline.