Vem upptäckte Ribosomes struktur?

Ribosomer är kända som proteintillverkare av alla celler. Proteiner kontrollerar och bygger liv.

Därför, ribosomer är väsentliga för livet. Trots deras upptäckt på 1950-talet tog det flera decennier innan forskare verkligen belyste ribosomernas struktur.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Ribosomer, kända som proteinfabrikerna i alla celler, upptäcktes först av George E. Palade. Emellertid bestämdes ribosomernas struktur decennier senare av Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz och Venkatraman Ramakrishnan.

Ribosomer får sitt namn från "ribo" av ribonukleinsyra (RNA) och "soma", vilket är latin för "kropp".

Forskare definierar ribosomer som en struktur som finns i celler, en av flera mindre cellulära delmängder kallas organeller. Ribosomer har två underenheter, en stor och en liten. Kärnan gör dessa underenheter, som låses ihop. Ribosomalt RNA och proteiner (riboproteiner) utgör en ribosom.

Vissa ribosomer flyter bland cytoplasma av cellen, medan andra fäster vid cellen endoplasmatisk retikulum (ER)

Beroende på organismen kan en cell ha flera tusen eller till och med miljoner ribosomer. Ribosomer finns i både prokaryota och eukaryota celler. De finns också i bakterier, mitokondrier och kloroplaster. Ribosomer är vanligare i celler som kräver konstant proteinsyntes, som celler i hjärnan eller bukspottkörteln.

Vissa ribosomer kan vara ganska massiva. I eukaryoter kan de ha 80 proteiner och vara gjorda av flera miljoner atomer. Deras RNA-del tar upp mer av massan än deras proteindel.

Ribosomer tar kodoner, som är serier av tre nukleotider, från budbärar-RNA (mRNA). Ett kodon fungerar som en mall från cellens DNA för att göra ett visst protein. Ribosomer översätter sedan kodonerna och matchar dem till en aminosyra från överföra RNA (tRNA). Detta är känt som översättning.

Ribosomen har tre tRNA-bindningsställen: an aminoacyl bindningsställe (A-plats) för att fästa aminosyror, a peptidyl webbplats (P-webbplats) och en utgång webbplats (E-webbplats).

Efter denna process bygger den översatta aminosyran på en proteinkedja som kallas a polypeptidtills ribosomerna slutför sitt arbete med att tillverka ett protein. När polypeptiden släpps ut i cytoplasman blir den ett funktionellt protein. Denna process är anledningen till att ribosomer ofta definieras som proteinfabriker. De tre stadierna av proteinproduktion kallas initiering, förlängning och translation.

Dessa maskinliknande ribosomer fungerar snabbt och i vissa fall angränsar 200 aminosyror per minut; prokaryoter kan tillsätta 20 aminosyror per sekund. Komplexa proteiner tar några timmar att montera. Ribosomer utgör de flesta av de cirka 10 miljarder proteinerna i däggdjurens celler.

Färdiga proteiner kan i sin tur genomgå ytterligare förändringar eller veckning; det här kallas modifiering efter translation. I eukaryoter är den Golgiapparat fullbordar proteinet innan det släpps. När ribosomer har slutfört sitt arbete återvinns eller demonteras underenheterna.

George E. Palade upptäckte först ribosomer 1955. Palades ribosombeskrivning skildrade dem som cytoplasmiska partiklar som associerades med membranet i det endoplasmiska retikulumet. Palade och andra forskare hittade funktionen hos ribosomer, som var proteinsyntes.

Francis Crick skulle fortsätta bilda biologins centrala dogm, som sammanfattade processen att bygga liv som "DNA gör att RNA gör protein."

Medan den allmänna formen bestämdes med hjälp av elektronmikroskopibilder skulle det ta flera årtionden att bestämma ribosomernas faktiska struktur. Detta berodde till stor del på den relativt stora storleken på ribosomer, vilket hämmade analysen av deras struktur i kristallform.

Medan Palade upptäckte ribosomen bestämde andra forskare dess struktur. Tre separata forskare upptäckte strukturen av ribosomer: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan och Thomas A. Steitz. Dessa tre forskare belönades med Nobelpriset i kemi 2009.

Upptäckten av tredimensionell ribosomstruktur inträffade 2000. Yonath, född 1939, öppnade dörren för denna uppenbarelse. Hennes första arbete med detta projekt började på 1980-talet. Hon använde mikrober från varma källor för att isolera sina ribosomer på grund av sin robusta natur i en tuff miljö. Hon kunde kristallisera ribosomer så att de kunde analyseras via röntgenkristallografi.

Detta genererade ett mönster av punkter på en detektor så att positionerna för ribosomala atomer kunde detekteras. Yonath producerade så småningom högkvalitativa kristaller med hjälp av kryokristallografi, vilket innebär att de ribosomala kristallerna frystes för att förhindra att de bryts ner.

Forskare försökte sedan belysa "fasvinkeln" för prickmönstren. När tekniken förbättrades ledde förbättringar av proceduren till detaljer på en-atomnivå. Steitz, född 1940, kunde upptäcka vilka reaktionssteg som involverade vilka atomer, vid förbindelserna mellan aminosyror. Han hittade fasinformationen för ribosomens större enhet 1998.

Ramakrishan, född 1952, arbetade i sin tur för att lösa fasen av röntgendiffraktion för en bra molekylär karta. Han hittade fasinformationen för ribosomens mindre underenhet.

Idag har ytterligare framsteg inom full ribosomkristallografi lett till bättre upplösning av ribosomkomplexa strukturer. År 2010 kristalliserade forskare framgångsrikt de eukaryota 80S-ribosomerna i Saccharomyces cerevisiae och kunde kartlägga dess röntgenstruktur ("80S" är en typ av kategorisering som kallas ett Svedberg-värde; mer om detta inom kort). Detta ledde i sin tur till mer information om proteinsyntes och reglering.

Ribosomer från mindre organismer har hittills visat sig vara de enklaste att arbeta med för att bestämma ribosomstrukturen. Detta beror på att själva ribosomerna är mindre och mindre komplexa. Mer forskning behövs för att hjälpa till att bestämma strukturerna för högre organismers ribosomer, som de hos människor. Forskare hoppas också lära sig mer om patogenernas ribosomala struktur för att hjälpa till i kampen mot sjukdomar.

Termen ribozym avser den större av de två underenheterna i en ribosom. Ett ribozym fungerar som ett enzym, därav dess namn. Det fungerar som en katalysator vid proteinsammansättning.

Svedberg (S) -värden beskriver sedimentationshastigheten i en centrifug. Forskare beskriver ofta ribosomala enheter med Svedberg-värden. Till exempel har prokaryoter 70S ribosomer som består av en enhet med 50S och en av 30S.

Dessa ökar inte eftersom sedimentationsgraden har mer att göra med storlek och form än molekylvikt. Eukaryota cellerå andra sidan innehåller 80S ribosomer.

Ribosomer är väsentliga för allt liv, för de gör de proteiner som säkerställer livet och dess byggstenar. Några viktiga proteiner för människors liv inkluderar hemoglobin i röda blodkroppar, insulin och antikroppar, bland många andra.

När forskare avslöjade ribosomernas struktur öppnade den nya möjligheter för utforskning. En sådan utforskningsväg är för nya antibiotika. Till exempel kan nya läkemedel stoppa sjukdomar genom att rikta in sig på vissa strukturella komponenter i bakteriernas ribosomer.

Tack vare strukturen av ribosomer upptäckta av Yonath, Steitz och Ramakrishnan vet forskare nu exakta platser mellan aminosyror och de platser där proteiner lämnar ribosomer. Nollställning på platsen där antibiotika fäster vid ribosomer öppnar upp mycket högre precision i läkemedelsåtgärder.

Detta är avgörande i en tid då tidigare robusta antibiotika har mött antibiotikaresistenta bakteriestammar. Upptäckten av ribosomstruktur är därför av stor betydelse för medicinen.