Ki fedezte fel Ribosome szerkezetét?

A riboszómákat az összes sejt fehérjekészítőjeként ismerik. A fehérjék ellenőrzik és építik az életet.

Ebből kifolyólag, riboszómák nélkülözhetetlenek az élethez. Az 1950-es évek felfedezése ellenére több évtized kellett ahhoz, hogy a tudósok valóban tisztázzák a riboszómák szerkezetét.

TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)

Az összes sejt fehérjegyáraként ismert riboszómákat először George E. fedezte fel. Palade. A riboszómák szerkezetét azonban évtizedekkel később Ada E. határozta meg. Yonath, Thomas A. Steitz és Venkatraman Ramakrishnan.

A riboszómák nevüket a ribonukleinsav (RNS) és a „soma” „ribo” -járól kapják, amely latinul a „test” kifejezésre utal.

A tudósok úgy definiálják a riboszómákat, mint a sejtekben található struktúrákat, az úgynevezett számos kisebb sejtes alcsoport egyikét sejtszervecskék. A riboszómáknak két alegységük van, egy nagy és egy kicsi. A nucleolus teszi ezeket az alegységeket, amelyek összekapcsolódnak. Riboszomális RNS és fehérjék (riboproteinek) alkotnak riboszómát.

Néhány riboszóma lebeg a citoplazma a sejt, míg mások a endoplazmatikus retikulum (ER). A riboszómákkal tűzdelt endoplazmatikus retikulumot ún durva endoplazmikus retikulum (RER); a sima endoplazmatikus retikulum (SER) nem kapcsolódik riboszómához.

Szervezettől függően egy sejtben több ezer vagy akár több millió riboszóma lehet. A riboszómák mind a prokarióta, mind az eukarióta sejtekben léteznek. Megtalálhatók baktériumokban, mitokondriumokban és kloroplasztokban is. A riboszómák gyakoribbak azokban a sejtekben, amelyek állandó fehérjeszintézist igényelnek, mint például agy vagy hasnyálmirigy sejtek.

Néhány riboszóma meglehetősen masszív lehet. Az eukariótákban 80 fehérje lehet, és több millió atomból állhatnak. RNS-részük nagyobb részt vesz fel a tömegből, mint fehérje-részük.

Riboszómák vesznek kodonok, amelyek három nukleotid sorozata, a messenger RNS-ből (mRNS). A kodon templátként szolgál a sejt DNS-éből egy bizonyos fehérje előállításához. Ezután a riboszómák lefordítják a kodonokat, és összeillesztik őket egy aminosavval transzfer RNS (tRNS). Ez az úgynevezett fordítás.

A riboszómának három tRNS-kötő helye van: an aminoacilcsoport kötési hely (A hely) aminosavak kötésére, a peptidil hely (P hely) és egy kijárat site (E site).

E folyamat után a transzlált aminosav az a nevű proteinláncra épít polipeptid, amíg a riboszómák nem fejezik be a fehérje előállításának munkáját. Amint a polipeptid felszabadul a citoplazmába, funkcionális fehérjévé válik. Ezért határozzák meg a riboszómákat gyakran fehérjegyárakként. A fehérjetermelés három szakaszát nevezzük iniciációnak, megnyúlásnak és transzlációnak.

Ezek a gépszerű riboszómák gyorsan működnek, egyes esetekben percenként 200 aminosavhoz kapcsolódnak; a prokarióták másodpercenként 20 aminosavat adhatnak hozzá. A komplex fehérjék összeállítása néhány órát vesz igénybe. A riboszómák alkotják az emlős sejtjeiben található mintegy 10 milliárd fehérje nagy részét.

A komplett fehérjék viszont további változásokon vagy hajtáson mennek keresztül; ezt úgy hívják fordítás utáni módosítás. Az eukariótákban a Golgi-készülék befejezi a fehérjét, mielőtt felszabadulna. Amint a riboszómák befejezik munkájukat, alegységeiket újrahasznosítják vagy szétszerelik.

George E. Palade először 1955-ben fedezte fel a riboszómákat. Palade riboszómaleírása citoplazmatikus részecskékként ábrázolja őket, amelyek az endoplazmatikus retikulum membránjához kapcsolódnak. Palade és más kutatók megtalálták a riboszómák funkcióját, amely a fehérjeszintézis volt.

Francis Crick folytatja a formálást a biológia központi dogmája, amely úgy foglalta össze az élet építésének folyamatát, hogy „a DNS az RNS-t termeli fehérjét”

Míg az általános alakot elektronmikroszkópos képek segítségével határozták meg, a riboszómák tényleges szerkezetének meghatározása még több évtizedet igényel. Ez nagyrészt a riboszómák viszonylag hatalmas méretének volt köszönhető, amely gátolta a szerkezetük kristályos formában történő elemzését.

Míg Palade felfedezte a riboszómát, más tudósok meghatározták annak szerkezetét. Három külön tudós fedezte fel a riboszómák szerkezetét: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan és Thomas A. Steitz. Ezt a három tudóst 2009-ben kémiai Nobel-díjjal jutalmazták.

A háromdimenziós riboszóma szerkezet felfedezése 2000-ben történt. Az 1939-ben született Yonath megnyitotta az ajtót ennek a kinyilatkoztatásnak. A projekt első munkája az 1980-as években kezdődött. A meleg forrásokból származó mikrobákat használta riboszómáik elkülönítésére, robusztus természetük miatt, zord környezetben. Képes volt kikristályosítani a riboszómákat, így röntgenkristályos elemzéssel elemezhetők voltak.

Ez pontok mintázatát hozta létre egy detektoron, így a riboszomális atomok helyzete kimutatható volt. Yonath végül kiváló minőségű kristályokat állított elő kriokristályos módszerrel, vagyis a riboszomális kristályokat lefagyasztották, hogy megakadályozzák azok lebontását.

A tudósok ezt követően megpróbálták tisztázni a „fázisszöget” a pontok mintázatához. A technológia fejlődésével az eljárás finomítása egy-atom szintű részletekhez vezetett. Az 1940-ben született Steitz felfedezhette, hogy mely reakciók milyen atomokhoz kapcsolódnak, ezek kapcsolódásakor aminosavak. 1998-ban megtalálta a riboszóma nagyobb egységének fázisinformációit.

Az 1952-ben született Ramakrishan viszont azon dolgozott, hogy megoldja a röntgendiffrakció fázisát egy jó molekuláris térkép érdekében. Megtalálta a riboszóma kisebb alegységének fázisinformációit.

Ma a teljes riboszóma kristályográfia további előrelépései a riboszóma komplex struktúrák jobb felbontásához vezettek. 2010-ben a tudósok sikeresen kristályosították az eukarióta 80S riboszómáit Saccharomyces cerevisiae és képesek voltak feltérképezni röntgenszerkezetét (a "80S" a kategorizálás egyik típusa, amelyet Svedberg-értéknek hívnak; rövidesen erről bővebben). Ez pedig további információkhoz vezetett a fehérjeszintézisről és -szabályozásról.

A kisebb organizmusok riboszómái eddig bizonyítottan a legkönnyebben kezelhetők a riboszóma szerkezetének meghatározásában. Maguk a riboszómák ugyanis kisebbek és kevésbé összetettek. További kutatásokra van szükség a magasabb rendű organizmusok, például az emberek riboszómáinak struktúrájának meghatározásához. A tudósok azt is remélik, hogy többet megtudhatnak a kórokozók riboszomális szerkezetéről, hogy elősegítsék a betegségek elleni küzdelmet.

A kifejezés ribozim a riboszóma két alegységének nagyobbikára utal. A ribozim enzimként működik, ezért a neve. Katalizátorként szolgál a fehérje összeállításában.

A Svedberg (S) értékek leírják az ülepedés sebességét egy centrifugában. A tudósok gyakran ribosomális egységeket írnak le Svedberg-értékek felhasználásával. Például a prokarióták 70S riboszómákkal rendelkeznek, amelyek egy egységből, 50S-ből és egyből a 30S-ből állnak.

Ezek nem adódnak össze, mert az ülepedési sebesség inkább a mérethez és formához kapcsolódik, mint a molekulatömeghez. Eukarióta sejtekmásrészt 80S riboszómákat tartalmaz.

A riboszómák nélkülözhetetlenek az egész élet számára, mivel ezek alkotják az életet biztosító fehérjéket és annak építőköveit. Az emberi élethez elengedhetetlen fehérjék közé tartozik a vörösvértestekben található hemoglobin, az inzulin és a antitestek, sok más mellett.

Miután a kutatók felfedték a riboszómák szerkezetét, új lehetőségek nyíltak a feltárásra. A kutatás egyik ilyen útja az új antibiotikum-gyógyszerek. Például az új gyógyszerek megállíthatják a betegséget a baktériumok riboszómáinak bizonyos szerkezeti komponenseinek megcélzásával.

A Yonath, Steitz és Ramakrishnan által felfedezett riboszómák szerkezetének köszönhetően a kutatók most már pontosan tudják az aminosavak és azok a helyek között, ahol a fehérjék elhagyják a riboszómákat. Az antibiotikumok riboszómákhoz való csatlakozási helyének nullázása sokkal nagyobb pontosságot nyit meg a gyógyszer hatásában.

Ez döntő jelentőségű egy olyan korszakban, amikor a korábban ócska antibiotikumok antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumtörzsekkel találkoztak. A riboszóma szerkezetének felfedezése ezért nagyon fontos az orvostudomány számára.