Ко је открио структуру Рибосома?

Рибосоми су познати као творци протеина свих ћелија. Протеини контролишу и граде живот.

Стога, рибозоми су од суштинског значаја за живот. Упркос њиховом открићу педесетих година, требало је проћи неколико деценија пре него што су научници истински разјаснили структуру рибозома.

ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)

Рибосоме, познате као фабрике протеина свих ћелија, први је открио Георге Е. Паладе. Међутим, структуру рибозома деценијама касније одредила је Ада Е. Ионатх, Тхомас А. Стеитз и Венкатраман Рамакрисхнан.

Рибосоми су добили име по „рибо“ рибонуклеинске киселине (РНК) и „сома“, што је латински за „тело“.

Научници дефинишу рибосоме као структуру која се налази у ћелијама, једној од неколико мањих ћелијских подскупина органеле. Рибосоми имају две подјединице, једну велику и једну малу. Нуклеолус чини ове подјединице које се закључавају. Рибосомска РНК и протеини (рибопротеини) чине рибозом.

Неки рибосоми плутају међу цитоплазме ћелије, док се други вежу за ендоплазматски ретикулум (ЕР)

У зависности од организма, ћелија може имати неколико хиљада, па чак и милионе рибозома. Рибосоми постоје и у прокариотским и у еукариотским ћелијама. Такође се могу наћи у бактеријама, митохондријима и хлоропластима. Рибосоми су заступљенији у ћелијама којима је потребна стална синтеза протеина, попут ћелија мозга или панкреаса.

Неки рибосоми могу бити прилично масивни. У еукариотима могу имати 80 протеина и бити грађени од неколико милиона атома. Њихов РНК део заузима више масе од њиховог протеинског дела.

Рибосоми узимају кодони, који су серија од три нуклеотида, из мессенгер РНА (мРНА). Кодон служи као образац из ћелијске ДНК за стварање одређеног протеина. Рибосоми затим преводе кодоне и поклапају их са аминокиселином из преносе РНК (тРНК). Ово је познато као превод.

Рибозом има три места везивања за тРНК: ан аминоацил везно место (А сите) за везивање аминокиселина, а пептидил сајт (П сајт) и ан излаз сајт (Е сајт).

После овог процеса, преведена аминокиселина надовезује се на протеински ланац назван а полипептид, док рибосоми не заврше свој посао стварања протеина. Једном када се полипептид пусти у цитоплазму, он постаје функционални протеин. Овај процес је разлог зашто се рибозоми често дефинишу као фабрике протеина. Три фазе производње протеина називају се иницијација, продужење и транслација.

Ови рибосоми налик машини раде брзо, у неким случајевима се придружујући 200 аминокиселина у минути; прокариоти могу да додају 20 аминокиселина у секунди. Састављању сложених протеина треба неколико сати. Рибосоми чине већину од приближно 10 милијарди протеина у ћелијама сисара.

Завршени протеини могу заузврат претрпети даље промене или пресавијање; ово се зове пост-транслацијска модификација. У еукариота, Голџијев апарат комплетира протеин пре него што се ослободи. Када рибосоми заврше свој посао, њихове подјединице се или рециклирају или демонтирају.

Георге Е. Паладе је први пут открио рибосоме 1955. године. Опис Паладиног рибозома приказао их је као цитоплазматске честице које се повезују са мембраном ендоплазматског ретикулума. Паладе и други истраживачи открили су функцију рибосома, која је била синтеза протеина.

Францис Црицк би наставио да формира централна догма биологије, који је сумирао процес изградње живота као „ДНК чини да РНК ствара протеине“.

Иако се општи облик одређивао помоћу слика електронском микроскопијом, требало би још неколико деценија да се утврди стварна структура рибозома. То је великим делом било због сразмерно велике величине рибозома, што је инхибирало анализу њихове структуре у кристалном облику.

Док је Паладе открио рибозом, други научници су утврдили његову структуру. Три одвојена научника открила су структуру рибозома: Ада Е. Ионатх, Венкатраман Рамакрисхнан и Тхомас А. Стеитз. Ова тројица научника награђена су Нобеловом наградом за хемију 2009. године.

До открића тродимензионалне структуре рибозома дошло је 2000. године. Ионатх, рођен 1939. године, отворио је врата за ово откриће. Њен почетни рад на овом пројекту започео је 1980-их. Користила је микробе из врела како би изоловала своје рибосоме, због њихове робусне природе у суровом окружењу. Успела је да кристализује рибосоме како би могли да се анализирају рентгенском кристалографијом.

Ово је генерисало узорак тачака на детектору, тако да се могу открити положаји рибосомских атома. Ионатх је на крају произвео висококвалитетне кристале користећи крио-кристалографију, што значи да су рибосомски кристали смрзнути како би се спречило да се не разграде.

Научници су затим покушали да разјасни „фазни угао“ за обрасце тачака. Како се технологија побољшавала, усавршавања поступка довела су до детаља на нивоу једног атома. Стеитз, рођен 1940. године, на везама је могао да открије у којим реакционим корацима су укључени који атоми амино киселине. Информације о фази за већу јединицу рибосома пронашао је 1998.

Рамакрисхан, рођен 1952. године, заузврат је радио на решавању фазе дифракције рендгенских зрака за добру молекуларну мапу. Пронашао је информације о фази за мању подјединицу рибозома.

Данас су даљи помаци у пуној кристалографији рибозома довели до боље резолуције сложених структура рибозома. У 2010. години научници су успешно кристализовали еукариотски 80С рибосоми Саццхаромицес церевисиае и успели су да мапирају његову рентгенску структуру („80С“ је врста категоризације која се назива Сведбергова вредност; више о овоме укратко). То је заузврат довело до више информација о синтези и регулацији протеина.

До сада се показало да је с рибосомима мањих организама најлакше радити како би се утврдила структура рибозома. То је зато што су сами рибосоми мањи и мање сложени. Потребно је више истраживања како би се утврдило које су структуре рибозома виших организама, попут оних код људи. Научници се такође надају да ће сазнати више о рибосомској структури патогена, као помоћ у борби против болести.

Термин рибозим односи се на већу од две подјединице рибозома. Рибозим функционише као ензим, па отуда и његово име. Служи као катализатор у састављању протеина.

Вредности Сведберга (С) описују брзину таложења у центрифуги. Научници често описују рибосомске јединице користећи Сведбергове вредности. На пример, прокариоти поседују 70С рибосома који се састоје од једне јединице са 50С и једне од 30С.

Они се не збрајају јер брзина седиментације има више везе са величином и обликом него са молекуларном тежином. Еукариотске ћелије, с друге стране, садрже 80С рибосома.

Рибосоми су неопходни за сав живот, јер стварају протеине који осигуравају живот и његове градивне блокове. Неки неопходни протеини за људски живот укључују хемоглобин у црвеним крвним зрнцима, инсулин и антитела, између многих других.

Једном када су истраживачи открили структуру рибозома, то је отворило нове могућности за истраживање. Једна од таквих могућности истраживања су нови антибиотски лекови. На пример, нови лекови могу зауставити болест циљањем одређених структурних компонената рибосома бактерија.

Захваљујући структури рибозома које су открили Ионатх, Стеитз и Рамакрисхнан, истраживачи сада знају тачне локације између аминокиселина и места на којима протеини напуштају рибосоме. Нулирање локације на којој се антибиотици вежу за рибосоме отвара много већу прецизност у деловању лекова.

Ово је пресудно у ери када су се постојани антибиотици сусрели са сојевима бактерија отпорних на антибиотике. Откриће структуре рибозома је због тога од велике важности за медицину.