Hvem oppdaget Ribosomes struktur?

Ribosomer er kjent som proteinprodusenter av alle celler. Proteiner kontrollerer og bygger liv.

Derfor, ribosomer er essensielle for livet. Til tross for at de ble oppdaget på 1950-tallet, tok det flere tiår før forskere virkelig belyste strukturen til ribosomer.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Ribosomer, kjent som proteinfabrikkene til alle celler, ble først oppdaget av George E. Palade. Imidlertid ble strukturen til ribosomer bestemt flere tiår senere av Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz og Venkatraman Ramakrishnan.

Ribosomer får navnet sitt fra "ribo" av ribonukleinsyre (RNA) og "soma", som er latin for "kropp".

Forskere definerer ribosomer som en struktur som finnes i celler, en av flere mindre cellulære delmengder kalt organeller. Ribosomer har to underenheter, en stor og en liten. Nukleolus lager disse underenhetene, som låses sammen. Ribosomalt RNA og proteiner (riboproteiner) utgjør et ribosom.

Noen ribosomer flyter blant cytoplasma av cellen, mens andre fester seg til

Avhengig av organismen kan en celle ha flere tusen eller til og med millioner av ribosomer. Ribosomer finnes i både prokaryote og eukaryote celler. De kan også finnes i bakterier, mitokondrier og kloroplaster. Ribosomer er mer utbredt i celler som krever konstant proteinsyntese, som hjerne- eller bukspyttkjertelceller.

Noen ribosomer kan være ganske massive. I eukaryoter kan de ha 80 proteiner og være laget av flere millioner atomer. Deres RNA-del tar mer av massen enn proteindelen.

Ribosomer tar kodoner, som er serier med tre nukleotider, fra messenger RNA (mRNA). Et kodon fungerer som en mal fra cellens DNA for å lage et bestemt protein. Ribosomer oversetter deretter kodonene og matcher dem til en aminosyre fra overføre RNA (tRNA). Dette er kjent som oversettelse.

Ribosomet har tre tRNA-bindingssteder: an aminoacyl bindingssted (A site) for binding av aminosyrer, a peptidyl nettsted (P nettsted) og en exit nettsted (E nettsted).

Etter denne prosessen bygger den oversatte aminosyren på en proteinkjede kalt a polypeptid, til ribosomene fullfører arbeidet med å lage et protein. Når polypeptidet er frigjort i cytoplasmaet, blir det et funksjonelt protein. Denne prosessen er grunnen til at ribosomer ofte defineres som proteinfabrikker. De tre stadiene av proteinproduksjon kalles initiering, forlengelse og translasjon.

Disse maskinlignende ribosomene fungerer raskt og tilstøtter i noen tilfeller 200 aminosyrer per minutt; prokaryoter kan tilsette 20 aminosyrer per sekund. Komplekse proteiner tar noen timer å montere. Ribosomer utgjør det meste av de omtrent 10 milliarder proteiner i cellene til pattedyr.

Fullførte proteiner kan i sin tur gjennomgå ytterligere endringer eller folding; dette kalles post-translationell modifikasjon. I eukaryoter er den Golgi-apparatet fullfører proteinet før det slippes ut. Når ribosomene er ferdige, blir underenhetene enten resirkulert eller demontert.

George E. Palade oppdaget først ribosomer i 1955. Palades ribosombeskrivelse portretterte dem som cytoplasmatiske partikler som assosierte seg med membranen i det endoplasmatiske retikulumet. Palade og andre forskere fant funksjonen til ribosomer, som var proteinsyntese.

Francis Crick ville fortsette å danne sentral biologi, som oppsummerte prosessen med å bygge liv som "DNA gjør at RNA lager protein."

Mens den generelle formen ble bestemt ved hjelp av elektronmikroskopibilder, ville det ta flere tiår å bestemme den faktiske strukturen til ribosomer. Dette skyldtes i stor grad den relativt enorme størrelsen på ribosomer, som hemmet analysen av strukturen i krystallform.

Mens Palade oppdaget ribosomet, bestemte andre forskere strukturen. Tre separate forskere oppdaget strukturen til ribosomer: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan og Thomas A. Steitz. Disse tre forskerne ble belønnet med Nobelprisen i kjemi i 2009.

Oppdagelsen av tredimensjonal ribosomstruktur skjedde i 2000. Yonath, født i 1939, åpnet døren for denne åpenbaringen. Hennes første arbeid med dette prosjektet begynte på 1980-tallet. Hun brukte mikrober fra varme kilder for å isolere ribosomene på grunn av deres robuste natur i et tøft miljø. Hun var i stand til å krystallisere ribosomer slik at de kunne analyseres via røntgenkrystallografi.

Dette genererte et mønster med prikker på en detektor slik at posisjonene til ribosomale atomer kunne oppdages. Yonath produserte til slutt krystaller av høy kvalitet ved hjelp av kryokrystallografi, noe som betyr at de ribosomale krystallene ble frosset for å hindre dem i å brytes ned.

Forskere prøvde deretter å belyse "fasevinkelen" for mønstrene til prikkene. Etter hvert som teknologien ble forbedret, førte forbedringer av prosedyren til detaljer på enkeltatomnivå. Steitz, født i 1940, var i stand til å oppdage hvilke reaksjonstrinn som involverte hvilke atomer, ved forbindelsene til aminosyrer. Han fant faseinformasjonen for ribosomets større enhet i 1998.

Ramakrishan, født i 1952, jobbet i sin tur for å løse fasen av røntgendiffraksjon for et godt molekylært kart. Han fant faseinformasjonen for ribosomets mindre underenhet.

I dag har ytterligere fremskritt innen full ribosomkrystallografi ført til bedre oppløsning av ribosom komplekse strukturer. I 2010 krystalliserte forskere de eukaryote 80S-ribosomene fra Saccharomyces cerevisiae og var i stand til å kartlegge røntgenstrukturen ("80S" er en type kategorisering kalt en Svedberg-verdi; mer om dette om kort tid). Dette førte igjen til mer informasjon om proteinsyntese og regulering.

Ribosomer fra mindre organismer har hittil vist seg å være det enkleste å jobbe med for å bestemme ribosomstruktur. Dette er fordi selve ribosomene er mindre og mindre komplekse. Mer forskning er nødvendig for å hjelpe til med å bestemme strukturene til ribosomer av høyere organismer, slik som de hos mennesker. Forskere håper også å lære mer om patogeners ribosomale struktur, for å hjelpe i kampen mot sykdom.

Begrepet ribozym refererer til den største av de to underenhetene til et ribosom. Et ribozym fungerer som et enzym, derav navnet. Den fungerer som en katalysator i proteinsamlingen.

Svedberg (S) verdier beskriver hastigheten på sedimentering i en sentrifuge. Forskere beskriver ofte ribosomale enheter ved bruk av Svedberg-verdier. For eksempel har prokaryoter 70S ribosomer som består av en enhet med 50S og en av 30S.

Disse blir ikke sammen fordi sedimenteringsgraden har mer å gjøre med størrelse og form enn molekylvekt. Eukaryote cellerinneholder derimot 80S ribosomer.

Ribosomer er essensielle for alt liv, for de lager proteinene som sikrer livet og dets byggesteiner. Noen essensielle proteiner for menneskeliv inkluderer hemoglobin i røde blodlegemer, insulin og antistoffer, blant mange andre.

Når forskere avdekket strukturen til ribosomer, åpnet det nye muligheter for leting. En slik vei til leting er for nye antibiotika medisiner. For eksempel kan nye medisiner stoppe sykdommen ved å målrette mot visse strukturelle komponenter i ribosomene til bakterier.

Takket være strukturen av ribosomer oppdaget av Yonath, Steitz og Ramakrishnan, vet forskere nå presise steder mellom aminosyrer og stedene der proteiner forlater ribosomer. Å nullstille stedet der antibiotika fester seg til ribosomer, åpner for mye høyere presisjon i legemiddelhandling.

Dette er avgjørende i en tid da tidligere faste antibiotika har møtt antibiotikaresistente bakteriestammer. Oppdagelsen av ribosomstruktur er derfor av stor betydning for medisin.