Tko je otkrio strukturu Ribosoma?

Ribosomi su poznati kao tvorci proteina svih stanica. Proteini kontroliraju i grade život.

Stoga, ribosomi su ključne za život. Unatoč njihovom otkriću pedesetih godina prošlo je nekoliko desetljeća prije nego što su znanstvenici doista razjasnili strukturu ribosoma.

TL; DR (predugo; Nisam pročitao)

Ribosome, poznate kao tvornice proteina svih stanica, prvi je otkrio George E. Palade. Međutim, strukturu ribosoma desetljećima kasnije odredila je Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz i Venkatraman Ramakrishnan.

Ribosomi su dobili ime po “ribo” ribonukleinske kiseline (RNA) i “soma”, što je latinski za “tijelo”.

Znanstvenici definiraju ribosome kao strukturu koja se nalazi u stanicama, jednu od nekoliko manjih staničnih podskupina organele. Ribosomi imaju dvije podjedinice, jednu veliku i jednu malu. Nukleolus čini ove podjedinice koje se međusobno zaključavaju. Ribosomska RNA i proteini (riboproteini) čine ribosom.

Neki ribosomi plutaju među citoplazma stanice, dok se drugi vežu za endoplazmatski retikulum (ER)

Ovisno o organizmu, stanica može imati nekoliko tisuća, pa čak i milijune ribosoma. Ribosomi postoje i u prokariotskim i u eukariotskim stanicama. Također se mogu naći u bakterijama, mitohondrijima i kloroplastima. Ribosomi su češći u stanicama kojima je potrebna stalna sinteza proteina, poput stanica mozga ili gušterače.

Neki ribosomi mogu biti prilično masivni. U eukariotima mogu imati 80 proteina i biti građeni od nekoliko milijuna atoma. Njihov RNA dio zauzima više mase od njihovog proteinskog dijela.

Ribosomi uzimaju kodoni, koji su serija od tri nukleotida, iz glasničke RNA (mRNA). Kodon služi kao predložak iz DNK stanice za stvaranje određenog proteina. Ribosomi zatim prevode kodone i podudaraju ih s aminokiselinom iz prijenos RNA (tRNA). Ovo je poznato kao prijevod.

Ribozom ima tri mjesta za vezanje tRNA: an aminoacil mjesto vezanja (mjesto) za vezivanje aminokiselina, a peptidil stranica (P stranica) i an Izlaz stranica (E stranica).

Nakon ovog postupka, prevedena aminokiselina nadovezuje se na proteinski lanac zvan a polipeptid, dok ribosomi ne dovrše svoj posao stvaranja proteina. Jednom kad se polipeptid pusti u citoplazmu, on postaje funkcionalni protein. Zbog ovog procesa ribosomi se često definiraju kao tvornice proteina. Tri faze proizvodnje proteina nazivaju se inicijacija, produljenje i translacija.

Ovi ribosomi poput stroja djeluju brzo, u nekim se slučajevima pridružuju 200 aminokiselina u minuti; prokarioti mogu dodati 20 aminokiselina u sekundi. Složenim proteinima treba nekoliko sati da se sakupe. Ribosomi čine većinu od približno 10 milijardi bjelančevina u stanicama sisavaca.

Završeni proteini mogu zauzvrat proći daljnje promjene ili presavijanje; ovo se zove post-translacijska modifikacija. U eukariota, Golgijev aparat dovrši protein prije nego što se oslobodi. Nakon što ribosomi završe svoj posao, njihove se podjedinice ili recikliraju ili rastavljaju.

George E. Palade je prvi put otkrio ribosome 1955. godine. Paladin opis ribozoma prikazao ih je kao citoplazmatske čestice koje se povezuju s membranom endoplazmatskog retikuluma. Palade i drugi istraživači pronašli su funkciju ribosoma, a to je sinteza proteina.

Francis Crick nastavit će s radom središnja dogma biologije, koji je sažeo proces izgradnje života kao "DNA stvara RNA stvara proteine."

Iako se opći oblik određivao pomoću slika elektronskom mikroskopijom, trebalo bi još nekoliko desetljeća da se utvrdi stvarna struktura ribosoma. To je velikim dijelom bilo zbog relativno velike veličine ribosoma, što je inhibiralo analizu njihove strukture u kristalnom obliku.

Dok je Palade otkrivao ribosom, drugi su znanstvenici utvrđivali njegovu strukturu. Tri zasebna znanstvenika otkrila su strukturu ribosoma: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan i Thomas A. Steitz. Ova trojica znanstvenika nagrađena su Nobelovom nagradom za kemiju 2009. godine.

Otkriće trodimenzionalne strukture ribozoma dogodilo se 2000. godine. Yonath, rođen 1939., otvorio je vrata za ovo otkriće. Njezin početni rad na ovom projektu započeo je 1980-ih. Koristila je mikrobe iz vrućih izvora kako bi izolirala njihove ribosome, zbog njihove robusne prirode u surovom okruženju. Uspjela je kristalizirati ribosome kako bi se mogli analizirati rentgenskom kristalografijom.

To je generiralo uzorak točaka na detektoru tako da se mogu otkriti položaji ribosomskih atoma. Yonath je na kraju proizveo visokokvalitetne kristale pomoću krio-kristalografije, što znači da su ribosomski kristali zamrznuti kako bi se spriječilo njihovo razbijanje.

Znanstvenici su tada pokušali razjasniti "fazni kut" za uzorke točaka. Kako se tehnologija poboljšavala, usavršavanja postupka dovela su do detalja na razini jednog atoma. Steitz, rođen 1940., uspio je otkriti koji su reakcijski koraci uključili koji atomi, na vezama aminokiseline. Podaci o fazi za veću jedinicu ribosoma pronašao je 1998.

Ramakrishan, rođen 1952. godine, zauzvrat je radio na rješavanju faze difrakcije X-zraka za dobru molekularnu kartu. Pronašao je podatke o fazi za manju podjedinicu ribosoma.

Danas su daljnji pomaci u punoj kristalografiji ribosoma doveli do bolje razlučivosti složenih struktura ribosoma. U 2010. godini znanstvenici su uspješno kristalizirali eukariotski 80S ribosomi Saccharomyces cerevisiae i uspjeli su mapirati njegovu rentgensku strukturu ("80S" je vrsta kategorizacije koja se naziva Svedbergova vrijednost; o ovome uskoro). To je zauzvrat dovelo do više informacija o sintezi i regulaciji proteina.

Do sada se pokazalo da je s ribosomima manjih organizama najlakše raditi kako bi se utvrdila struktura ribosoma. To je zato što su sami ribosomi manji i manje složeni. Potrebno je više istraživanja kako bi se pomoglo utvrditi strukture ribosoma viših organizama, poput onih kod ljudi. Znanstvenici se također nadaju da će saznati više o ribosomskoj strukturi patogena, kako bi pomogli u borbi protiv bolesti.

Uvjet ribozim odnosi se na veću od dvije podjedinice ribosoma. Ribozim djeluje kao enzim, pa otuda i njegovo ime. Služi kao katalizator u sastavljanju proteina.

Vrijednosti Svedberga (S) opisuju brzinu taloženja u centrifugi. Znanstvenici često opisuju ribosomske jedinice koristeći Svedbergove vrijednosti. Na primjer, prokarioti posjeduju 70S ribosoma koji se sastoje od jedne jedinice s 50S i jedne od 30S.

Oni se ne zbrajaju jer brzina taloženja ima više veze s veličinom i oblikom nego s molekularnom težinom. Eukariotske stanice, s druge strane, sadrže 80S ribosoma.

Ribosomi su neophodni za cjelokupan život jer stvaraju proteine ​​koji osiguravaju život i njegove gradivne blokove. Neki neophodni proteini za ljudski život uključuju hemoglobin u crvenim krvnim stanicama, inzulin i antitijela, među mnogim drugima.

Jednom kada su istraživači otkrili strukturu ribosoma, to je otvorilo nove mogućnosti za istraživanje. Jedna od takvih mogućnosti istraživanja su novi antibiotski lijekovi. Na primjer, novi lijekovi mogu zaustaviti bolest ciljanjem određenih strukturnih komponenata ribosoma bakterija.

Zahvaljujući strukturi ribosoma koje su otkrili Yonath, Steitz i Ramakrishnan, istraživači sada znaju precizna mjesta između aminokiselina i mjesta na kojima proteini napuštaju ribosome. Nuliranje mjesta na kojem se antibiotici vežu za ribosome otvara mnogo veću preciznost u djelovanju lijeka.

To je presudno u eri kada su se postojani antibiotici susreli sa sojevima bakterija otpornih na antibiotike. Otkriće strukture ribozoma stoga je od velike važnosti za medicinu.