Chi ha scoperto la struttura dei ribosomi?

I ribosomi sono conosciuti come i produttori di proteine ​​di tutte le cellule. Le proteine ​​controllano e costruiscono la vita.

Perciò, ribosomi sono essenziali per la vita. Nonostante la loro scoperta negli anni '50, ci sono voluti diversi decenni prima che gli scienziati chiarissero veramente la struttura dei ribosomi.

TL; DR (troppo lungo; non letto)

I ribosomi, noti come le fabbriche proteiche di tutte le cellule, furono scoperti per la prima volta da George E. Palata. Tuttavia, la struttura dei ribosomi è stata determinata decenni dopo da Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz e Venkatraman Ramakrishnan.

I ribosomi prendono il nome dal "ribo" di acido ribonucleico (RNA) e "soma", che in latino significa "corpo".

Gli scienziati definiscono i ribosomi come una struttura che si trova nelle cellule, uno dei tanti sottoinsiemi cellulari più piccoli chiamati organelli. I ribosomi hanno due subunità, una grande e una piccola. Il nucleolo crea queste subunità, che si bloccano insieme. RNA ribosomiale e proteine ​​(riboproteine) formano un ribosoma.

Alcuni ribosomi galleggiano tra i citoplasma della cellula, mentre altri si attaccano al reticolo endoplasmatico (RE). Il reticolo endoplasmatico tempestato di ribosomi è chiamato reticolo endoplasmatico rugoso (RER); il reticolo endoplasmatico liscio (SER) non ha ribosomi attaccati.

A seconda dell'organismo, una cellula può avere diverse migliaia o addirittura milioni di ribosomi. I ribosomi esistono sia nelle cellule procariotiche che eucariotiche. Si possono trovare anche nei batteri, nei mitocondri e nei cloroplasti. I ribosomi sono più diffusi nelle cellule che richiedono una sintesi proteica costante, come le cellule cerebrali o pancreatiche.

Alcuni ribosomi possono essere piuttosto massicci. Negli eucarioti, possono avere 80 proteine ​​ed essere composti da diversi milioni di atomi. La loro porzione di RNA occupa più massa rispetto alla loro porzione di proteine.

I ribosomi prendono codoni, che sono serie di tre nucleotidi, dall'RNA messaggero (mRNA). Un codone funge da modello dal DNA della cellula per produrre una determinata proteina. I ribosomi quindi traducono i codoni e li abbinano a un amminoacido da trasferire RNA (tRNA). Questo è noto come traduzione.

Il ribosoma ha tre siti di legame per il tRNA: an aminoacil sito di legame (sito A) per attaccare gli amminoacidi, a peptidile sito (sito P) e an Uscita sito (sito E).

Dopo questo processo, l'aminoacido tradotto si costruisce su una catena proteica chiamata a polipeptide, finché i ribosomi non completano il loro lavoro di produzione di una proteina. Una volta che il polipeptide viene rilasciato nel citoplasma, diventa una proteina funzionale. Questo processo è il motivo per cui i ribosomi sono spesso definiti come fabbriche di proteine. Le tre fasi della produzione di proteine ​​sono chiamate iniziazione, allungamento e traduzione.

Questi ribosomi simili a macchine funzionano rapidamente, aggiungendo in alcuni casi 200 amminoacidi al minuto; i procarioti possono aggiungere 20 amminoacidi al secondo. Le proteine ​​complesse richiedono alcune ore per essere assemblate. I ribosomi producono la maggior parte dei circa 10 miliardi di proteine ​​nelle cellule dei mammiferi.

Le proteine ​​completate possono a loro volta subire ulteriori modifiche o ripiegamenti; questo è chiamato modifica post-traduttiva. Negli eucarioti, il Apparato del Golgi completa la proteina prima che venga rilasciata. Una volta che i ribosomi hanno terminato il loro lavoro, le loro subunità vengono riciclate o smantellate.

George E. Palade scoprì per la prima volta i ribosomi nel 1955. La descrizione del ribosoma di Palade li descriveva come particelle citoplasmatiche associate alla membrana del reticolo endoplasmatico. Palade e altri ricercatori hanno scoperto la funzione dei ribosomi, che era la sintesi proteica.

Francis Crick avrebbe continuato a formare il dogma centrale della biologia, che ha riassunto il processo di costruzione della vita come "il DNA rende l'RNA produce proteine".

Mentre la forma generale è stata determinata utilizzando immagini di microscopia elettronica, ci vorrebbero diversi decenni per determinare l'effettiva struttura dei ribosomi. Ciò era dovuto in gran parte alle dimensioni relativamente immense dei ribosomi, che inibivano l'analisi della loro struttura in forma cristallina.

Mentre Palade ha scoperto il ribosoma, altri scienziati hanno determinato la sua struttura. Tre scienziati separati hanno scoperto la struttura dei ribosomi: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan e Thomas A. Steitz. Questi tre scienziati sono stati premiati con il Premio Nobel per la Chimica nel 2009.

La scoperta della struttura ribosomiale tridimensionale è avvenuta nel 2000. Yonath, classe 1939, ha aperto la porta a questa rivelazione. Il suo primo lavoro su questo progetto è iniziato negli anni '80. Ha usato i microbi delle sorgenti termali per isolare i loro ribosomi, a causa della loro natura robusta in un ambiente ostile. È stata in grado di cristallizzare i ribosomi in modo che potessero essere analizzati tramite cristallografia a raggi X.

Ciò ha generato un pattern di punti su un rilevatore in modo da poter rilevare le posizioni degli atomi ribosomiali. Yonath alla fine ha prodotto cristalli di alta qualità usando la criocristallografia, il che significa che i cristalli ribosomiali sono stati congelati per evitare che si rompano.

Gli scienziati hanno quindi cercato di chiarire l'"angolo di fase" per i modelli di punti. Con il miglioramento della tecnologia, i perfezionamenti della procedura hanno portato a dettagli a livello di singolo atomo. Steitz, classe 1940, ha potuto scoprire quali fasi di reazione coinvolgevano quali atomi, alle connessioni di aminoacidi. Ha trovato le informazioni sulla fase per l'unità più grande del ribosoma nel 1998.

Ramakrishan, classe 1952, a sua volta ha lavorato per risolvere la fase di diffrazione dei raggi X per una buona mappa molecolare. Ha trovato le informazioni sulla fase per la subunità più piccola del ribosoma.

Oggi, ulteriori progressi nella cristallografia ribosomiale completa hanno portato a una migliore risoluzione delle strutture complesse dei ribosomi. Nel 2010, gli scienziati hanno cristallizzato con successo i ribosomi eucariotici 80S di Saccharomyces cerevisiae e sono stati in grado di mappare la sua struttura a raggi X ("80S" è un tipo di categorizzazione chiamato valore di Svedberg; più su questo a breve). Ciò a sua volta ha portato a maggiori informazioni sulla sintesi e regolazione delle proteine.

I ribosomi di organismi più piccoli si sono finora dimostrati i più facili con cui lavorare per determinare la struttura dei ribosomi. Questo perché i ribosomi stessi sono più piccoli e meno complessi. Sono necessarie ulteriori ricerche per aiutare a determinare le strutture dei ribosomi degli organismi superiori, come quelli negli esseri umani. Gli scienziati sperano anche di saperne di più sulla struttura ribosomiale dei patogeni, per aiutare nella lotta contro le malattie.

Il termine ribozima si riferisce alla più grande delle due subunità di un ribosoma. Un ribozima funziona come un enzima, da qui il suo nome. Serve come catalizzatore nell'assemblaggio delle proteine.

I valori di Svedberg (S) descrivono la velocità di sedimentazione in una centrifuga. Gli scienziati spesso descrivono le unità ribosomiali usando i valori di Svedberg. Ad esempio, i procarioti possiedono ribosomi 70S che sono composti da un'unità con 50S e una da 30S.

Questi non tornano perché la velocità di sedimentazione ha più a che fare con le dimensioni e la forma che con il peso molecolare. Cellule eucariotiche, d'altra parte, contengono ribosomi 80S.

I ribosomi sono essenziali per tutta la vita, poiché producono le proteine ​​che assicurano la vita e i suoi elementi costitutivi. Alcune proteine ​​essenziali per la vita umana includono l'emoglobina nei globuli rossi, l'insulina e il anticorpi, tra molti altri.

Una volta che i ricercatori hanno svelato la struttura dei ribosomi, ha aperto nuove possibilità di esplorazione. Una di queste strade di esplorazione è per nuovi farmaci antibiotici. Ad esempio, nuovi farmaci potrebbero fermare la malattia prendendo di mira alcuni componenti strutturali dei ribosomi dei batteri.

Grazie alla struttura dei ribosomi scoperta da Yonath, Steitz e Ramakrishnan, i ricercatori ora conoscono posizioni precise tra gli amminoacidi e le posizioni in cui le proteine ​​lasciano i ribosomi. Concentrarsi sulla posizione in cui gli antibiotici si attaccano ai ribosomi consente una precisione molto più elevata nell'azione dei farmaci.

Questo è cruciale in un'era in cui gli antibiotici precedentemente vigorosi hanno incontrato ceppi di batteri resistenti agli antibiotici. La scoperta della struttura dei ribosomi è quindi di grande importanza per la medicina.