Ribozomun Yapısını Kim Keşfetti?

Ribozomlar, tüm hücrelerin protein yapımcıları olarak bilinir. Proteinler yaşamı kontrol eder ve inşa eder.

Bu nedenle, ribozomlar hayatın olmazsa olmazlarıdır. 1950'lerdeki keşiflerine rağmen, bilim adamlarının ribozomların yapısını gerçekten aydınlatması birkaç on yıl aldı.

TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)

Tüm hücrelerin protein fabrikaları olarak bilinen ribozomlar ilk olarak George E. Palade. Bununla birlikte, ribozomların yapısı on yıllar sonra Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz ve Venkatraman Ramakrishnan.

Ribozomlar, isimlerini ribonükleik asidin (RNA) "ribo" kelimesinden ve Latince "vücut" anlamına gelen "soma"dan alır.

Bilim adamları, ribozomları hücrelerde bulunan bir yapı olarak tanımlarlar. organeller. Ribozomların biri büyük biri küçük olmak üzere iki alt birimi vardır. Nükleol, birbirine kilitlenen bu alt birimleri yapar. ribozomal RNA ve proteinler (riboproteinler) bir ribozom oluşturur.

Bazı ribozomlar arasında yüzer sitoplazma diğerleri hücreye bağlanırken endoplazmik retikulum (ER)

Organizmaya bağlı olarak, bir hücrenin birkaç bin hatta milyonlarca ribozomu olabilir. Ribozomlar hem prokaryotik hem de ökaryotik hücrelerde bulunur. Bakterilerde, mitokondrilerde ve kloroplastlarda da bulunabilirler. Ribozomlar, beyin veya pankreas hücreleri gibi sürekli protein sentezi gerektiren hücrelerde daha yaygındır.

Bazı ribozomlar oldukça büyük olabilir. Ökaryotlarda 80 proteine ​​sahip olabilirler ve birkaç milyon atomdan oluşabilirler. RNA kısmı, protein kısmından daha fazla kütleyi kaplar.

Ribozomlar kodonlarhaberci RNA'dan (mRNA) gelen üç nükleotit dizisi olan. Bir kodon, belirli bir proteini yapmak için hücrenin DNA'sından bir şablon görevi görür. Ribozomlar daha sonra kodonları çevirir ve onları bir amino asitle eşleştirir. transfer RNA'sı (tRNA). Bu olarak bilinir tercüme.

Ribozomun üç tRNA bağlanma yeri vardır: bir aminoasil amino asitlerin bağlanması için bağlanma bölgesi (A bölgesi), bir peptidil sitesi (P sitesi) ve bir çıkış sitesi (E sitesi).

Bu işlemden sonra, çevrilen amino asit, adı verilen bir protein zinciri üzerinde oluşur. polipeptit, ribozomlar bir protein yapma işini tamamlayana kadar. Polipeptit sitoplazmaya salındığında, fonksiyonel bir protein haline gelir. Bu süreç, ribozomların genellikle protein fabrikaları olarak tanımlanmasının nedenidir. Protein üretiminin üç aşamasına başlama, uzama ve translasyon denir.

Bu makine benzeri ribozomlar, bazı durumlarda dakikada 200 amino asitle birleşerek hızlı çalışır; prokaryotlar saniyede 20 amino asit ekleyebilir. Karmaşık proteinlerin bir araya gelmesi birkaç saat sürer. Ribozomlar, memeli hücrelerindeki yaklaşık 10 milyar proteinin çoğunu oluşturur.

Tamamlanmış proteinler sırayla daha fazla değişikliğe veya katlanmaya uğrayabilir; buna denir çeviri sonrası değişiklik. Ökaryotlarda, golgi aygıtı proteini serbest bırakılmadan önce tamamlar. Ribozomlar işlerini bitirdiğinde, alt birimleri ya geri dönüştürülür ya da sökülür.

George E. Palade ilk olarak 1955'te ribozomları keşfetti. Palade'in ribozom tanımı, onları endoplazmik retikulumun zarıyla ilişkili sitoplazmik parçacıklar olarak tasvir etti. Palade ve diğer araştırmacılar, protein sentezi olan ribozomların işlevini buldular.

Francis Crick, biyolojinin merkezi dogması"DNA, RNA'yı protein yapar" şeklinde özetledi.

Genel şekil elektron mikroskobu görüntüleri kullanılarak belirlenirken, ribozomların gerçek yapısını belirlemek birkaç on yıl daha alacaktı. Bu, büyük ölçüde, yapılarının bir kristal biçiminde analizini engelleyen nispeten büyük ribozom boyutundan kaynaklanıyordu.

Palade ribozomu keşfederken, diğer bilim adamları yapısını belirledi. Üç ayrı bilim adamı ribozomların yapısını keşfetti: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan ve Thomas A. Steitz. Bu üç bilim insanı 2009 yılında Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü.

Üç boyutlu ribozom yapısının keşfi 2000 yılında gerçekleşti. 1939 doğumlu Yonath bu vahiy için kapıyı açtı. Bu projedeki ilk çalışmaları 1980'lerde başladı. Sert bir ortamda sağlam yapıları nedeniyle ribozomlarını izole etmek için kaplıcalardan gelen mikropları kullandı. Ribozomları kristalleştirebildi, böylece X-ışını kristalografisi ile analiz edilebilirler.

Bu, bir dedektör üzerinde bir nokta deseni oluşturdu, böylece ribozomal atomların pozisyonları tespit edilebildi. Yonath sonunda kriyo-kristalografi kullanarak yüksek kaliteli kristaller üretti, yani ribozomal kristaller parçalanmalarını önlemek için donduruldu.

Bilim adamları daha sonra nokta desenleri için “faz açısını” açıklamaya çalıştılar. Teknoloji geliştikçe, prosedürdeki iyileştirmeler, tek atom seviyesinde ayrıntılara yol açtı. 1940 doğumlu Steitz, atomların bağlantılarında hangi reaksiyon adımlarının hangi atomları içerdiğini keşfedebildi. amino asitler. 1998'de ribozomun daha büyük birimi için faz bilgisini buldu.

1952 doğumlu Ramakrishan, iyi bir moleküler harita için x-ışını kırınımı aşamasını çözmek için çalıştı. Ribozomun daha küçük alt birimi için faz bilgisini buldu.

Bugün, tam ribozom kristalografisindeki daha fazla ilerleme, ribozom karmaşık yapılarının daha iyi çözülmesine yol açmıştır. 2010 yılında, bilim adamları ökaryotik 80S ribozomlarını başarıyla kristalleştirdiler. Saccharomyces cerevisiae ve X-ışını yapısını haritalayabildi ("80S", Svedberg değeri olarak adlandırılan bir kategorizasyon türüdür; birazdan bu konuda daha fazlası). Bu da protein sentezi ve düzenlenmesi hakkında daha fazla bilgiye yol açtı.

Daha küçük organizmaların ribozomlarının, ribozom yapısını belirlemek için çalışmak için en kolay yol olduğu şimdiye kadar kanıtlanmıştır. Bunun nedeni, ribozomların kendilerinin daha küçük ve daha az karmaşık olmasıdır. İnsanlarda olduğu gibi daha yüksek organizmaların ribozomlarının yapılarını belirlemeye yardımcı olmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Bilim adamları ayrıca hastalığa karşı mücadeleye yardımcı olmak için patojenlerin ribozomal yapısı hakkında daha fazla bilgi edinmeyi umuyorlar.

Dönem ribozim bir ribozomun iki alt biriminden daha büyük olanı ifade eder. Bir ribozim, bir enzim olarak işlev görür, dolayısıyla adı. Protein montajında ​​katalizör görevi görür.

Svedberg (S) değerleri, bir santrifüjdeki sedimantasyon oranını tanımlar. Bilim adamları genellikle Svedberg değerlerini kullanarak ribozomal birimleri tanımlar. Örneğin prokaryotlar, 50S ve 30S'den oluşan bir birimden oluşan 70S ribozomlarına sahiptir.

Sedimantasyon hızının moleküler ağırlıktan çok boyut ve şekil ile ilgisi olduğu için bunlar toplanmaz. ökaryotik hücreler, diğer yandan, 80S ribozomları içerir.

Ribozomlar, yaşamı ve yapı taşlarını sağlayan proteinleri yaptıkları için tüm yaşam için gereklidir. İnsan yaşamı için bazı temel proteinler, kırmızı kan hücrelerinde bulunan hemoglobin, insülin ve antikorlar, diğerleri arasında.

Araştırmacılar ribozomların yapısını ortaya çıkardığında, keşif için yeni olanaklar açtı. Böyle bir keşif yolu, yeni antibiyotik ilaçlar içindir. Örneğin, yeni ilaçlar bakteri ribozomlarının belirli yapısal bileşenlerini hedef alarak hastalığı durdurabilir.

Yonath, Steitz ve Ramakrishnan tarafından keşfedilen ribozomların yapısı sayesinde, araştırmacılar artık amino asitler arasındaki kesin yerleri ve proteinlerin ribozomları terk ettiği yerleri biliyor. Antibiyotiklerin ribozomlara bağlandığı yeri sıfırlamak, ilaç eyleminde çok daha yüksek hassasiyet sağlar.

Bu, eskiden güçlü antibiyotiklerin antibiyotiğe dirençli bakteri türleri ile karşılaştığı bir çağda çok önemlidir. Bu nedenle ribozom yapısının keşfi tıp için büyük önem taşımaktadır.