Kas atrado Ribosome struktūrą?

Ribosomos yra žinomos kaip visų ląstelių baltymų gamintojai. Baltymai kontroliuoja ir kuria gyvenimą.

Todėl, ribosomos yra gyvybei būtini. Nepaisant jų atradimo 1950-aisiais, prireikė kelių dešimtmečių, kol mokslininkai iš tikrųjų paaiškino ribosomų struktūrą.

TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)

Ribosomas, žinomas kaip visų ląstelių baltymų fabrikai, pirmą kartą atrado Džordžas E. Palade. Tačiau ribosomų struktūrą po dešimtmečių nustatė Ada E. Yonath, Thomas A. Steitzas ir Venkatramanas Ramakrishnanai.

Ribosomos savo vardą gauna iš ribonukleino rūgšties (RNR) ir „soma“, kuris lotyniškai reiškia „kūnas“, „ribo“.

Mokslininkai ribosomas apibrėžia kaip ląstelėse randamą struktūrą, vadinamą vienu iš kelių mažesnių korinio pogrupio organelės. Ribosomos turi du subvienetus, vieną didelį ir mažą. Branduolys daro šiuos subvienetus, kurie užsiblokuoja. Ribosominė RNR baltymai (riboproteinai) sudaro ribosomą.

Kai kurios ribosomos plaukioja tarp citoplazma ląstelės, o kiti - prie endoplazminis tinklas (ER)

Priklausomai nuo organizmo, ląstelė gali turėti kelis tūkstančius ar net milijonus ribosomų. Ribosomos yra tiek prokariotinėse, tiek eukariotinėse ląstelėse. Jų taip pat galima rasti bakterijose, mitochondrijose ir chloroplastuose. Ribosomos labiau paplitusios ląstelėse, kurioms reikalinga nuolatinė baltymų sintezė, pavyzdžiui, smegenų ar kasos ląstelėse.

Kai kurios ribosomos gali būti gana masyvios. Eukariotuose jie gali turėti 80 baltymų ir būti pagaminti iš kelių milijonų atomų. Jų RNR dalis užima daugiau masės nei baltymų dalis.

Ribosomos imasi kodonai, kurios yra trijų nukleotidų serijos, gaunamos iš pasiuntinio RNR (mRNR). Kodonas tarnauja kaip ląstelės DNR šablonas tam tikram baltymui gaminti. Tada ribosomos verčia kodonus ir suderina juos su aminorūgštimi iš pernešti RNR (tRNR). Tai žinoma kaip vertimas.

Ribosoma turi tris tRNR prisijungimo vietas: an aminoacilas jungimosi vieta (A vieta) aminorūgštims prijungti, a peptidilas svetainė (P vieta) ir an išėjimas svetainė (E svetainė).

Po šio proceso paversta aminorūgštis remiasi baltymų grandine, vadinama a polipeptidas, kol ribosomos baigs baltymo gamybą. Išleidus polipeptidą į citoplazmą, jis tampa funkciniu baltymu. Šis procesas yra tas, kodėl ribosomos dažnai apibrėžiamos kaip baltymų gamyklos. Trys baltymų gamybos etapai vadinami iniciacija, pailgėjimu ir vertimu.

Šios mechaniškai panašios ribosomos veikia greitai, kai kuriais atvejais prisijungia 200 aminorūgščių per minutę; prokariotai gali pridėti 20 aminorūgščių per sekundę. Kompleksinių baltymų surinkimas trunka kelias valandas. Ribosomos sudaro didžiąją dalį maždaug 10 milijardų baltymų žinduolių ląstelėse.

Užbaigti baltymai savo ruožtu gali toliau keistis arba lankstytis; tai vadinama modifikacija po vertimo. Eukariotuose Goldžio kompleksas užbaigia baltymą prieš jo išsiskyrimą. Baigus darbą ribosomos, jų padaliniai arba perdirbami, arba išmontuojami.

George E. Pirmą kartą Palade ribosomas atrado 1955 m. Palade'o ribosomos aprašymas vaizdavo jas kaip citoplazmines daleles, kurios siejamos su endoplazminio tinklo membrana. Palade ir kiti tyrėjai nustatė ribosomų funkciją - baltymų sintezę.

Francisas Crickas toliau formuos centrinė biologijos dogma, kuris apibendrino gyvenimo kūrimo procesą kaip „DNR priverčia RNR gaminti baltymus“.

Nors bendra forma buvo nustatyta naudojant elektroninės mikroskopijos vaizdus, ​​faktinei ribosomų struktūrai nustatyti prireiks dar kelių dešimtmečių. Tai iš esmės lėmė palyginti didelis ribosomų dydis, kuris slopino jų struktūros kristalinės formos analizę.

Kol Paladė atrado ribosomą, kiti mokslininkai nustatė jos struktūrą. Trys atskiri mokslininkai atrado ribosomų struktūrą: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan ir Thomas A. Steitzas. Šie trys mokslininkai buvo apdovanoti Nobelio chemijos premija 2009 m.

Trimatės ribosomos struktūros atradimas įvyko 2000 m. Yonathas, gimęs 1939 m., Atvėrė duris šiam apreiškimui. Pirmasis jos darbas prie šio projekto prasidėjo devintajame dešimtmetyje. Ji panaudojo karštųjų versmių mikrobus ribosomoms izoliuoti dėl jų tvirto pobūdžio atšiaurioje aplinkoje. Ji sugebėjo kristalizuoti ribosomas, kad jas būtų galima analizuoti naudojant rentgeno kristalografiją.

Tai sukėlė taškų ant detektoriaus modelį, kad būtų galima aptikti ribosomų atomų padėtį. „Yonath“ galiausiai pagamino aukštos kokybės kristalus naudodamas kriokristalografiją, o tai reiškia, kad ribosomų kristalai buvo užšaldyti, kad jie nesuyra.

Tada mokslininkai bandė išsiaiškinti taškų modelių „fazinį kampą“. Tobulėjant technologijai, patobulinus procedūrą, paaiškėjo detalės vieno atomo lygmenyje. Steitzas, gimęs 1940 m., Galėjo sužinoti, kurie reakcijos žingsniai susiję su kuriais atomais amino rūgštys. Didesnio ribosomos bloko fazės informaciją jis rado 1998 m.

Ramakrishanas, gimęs 1952 m., Savo ruožtu stengėsi išspręsti rentgeno difrakcijos fazę, kad gautų gerą molekulinį žemėlapį. Jis rado ribosomos mažesnio subvieneto fazės informaciją.

Šiandien tolesnė pažanga visoje ribosomų kristalografijoje lėmė geresnę ribosomų kompleksinių struktūrų skiriamąją gebą. 2010 m. Mokslininkai sėkmingai sukristalizavo eukariotines 80S ribosomas Saccharomyces cerevisiae ir sugebėjo atvaizduoti jo rentgeno spindulių struktūrą („80S“ yra kategorijų tipas, vadinamas Svedbergo reikšme; daugiau apie tai netrukus). Tai savo ruožtu leido gauti daugiau informacijos apie baltymų sintezę ir reguliavimą.

Kol kas pasirodė, kad mažesnių organizmų ribosomos yra lengviausia dirbti nustatant ribosomų struktūrą. Taip yra todėl, kad pačios ribosomos yra mažesnės ir ne tokios sudėtingos. Reikia daugiau tyrimų, kurie padėtų nustatyti aukštesnių organizmų ribosomų struktūras, pavyzdžiui, žmogaus. Mokslininkai taip pat tikisi sužinoti daugiau apie patogenų ribosominę struktūrą, kad padėtų kovoti su ligomis.

Terminas ribozimas reiškia didesnįjį iš dviejų ribosomos subvienetų. Ribozimas veikia kaip fermentas, todėl ir jo pavadinimas. Jis tarnauja kaip baltymų surinkimo katalizatorius.

Svedbergo (S) vertės apibūdina sedimentacijos greitį centrifugoje. Mokslininkai dažnai apibūdina ribosominius vienetus naudodami Svedbergo reikšmes. Pavyzdžiui, prokariotai turi 70S ribosomas, kurias sudaro vienas vienetas su 50S ir vienas iš 30S.

Jie nesumuoja, nes sedimentacijos greitis labiau susijęs su dydžiu ir forma, o ne su molekuline mase. Eukariotinės ląstelės, kita vertus, yra 80S ribosomų.

Ribosomos yra būtinos visam gyvenimui, nes jos gamina gyvybę užtikrinančius baltymus ir jo statybines medžiagas. Kai kurie žmogaus gyvybei būtini baltymai yra raudonųjų kraujo kūnelių hemoglobinas, insulinas ir antikūnai, tarp daugelio kitų.

Tyrėjams atskleidus ribosomų struktūrą, tai atvėrė naujas galimybes tyrimams. Viena iš tokių tyrimų galimybių yra nauji vaistai nuo antibiotikų. Pavyzdžiui, nauji vaistai gali sustabdyti ligą, nukreipdami tam tikrus struktūrinius bakterijų ribosomų komponentus.

Dėl Yonatho, Steitzo ir Ramakrishnano atrastos ribosomų struktūros mokslininkai dabar žino tikslią vietą tarp aminorūgščių ir vietas, kur baltymai palieka ribosomas. Nustačius antibiotikų pritvirtinimo prie ribosomų vietą, narkotikų veikimas tampa daug tikslesnis.

Tai labai svarbu epochoje, kai anksčiau griežti antibiotikai susidūrė su antibiotikams atspariomis bakterijų padermėmis. Todėl ribosomų struktūros atradimas yra labai svarbus medicinai.