Rola rybosomów w syntezie białek (z diagramem)

Zróbmy dogłębne badanie roli rybosomów w syntezie białek.

Rybosomy zapewniają ramy, na których odbywa się synteza białek. MRNA wiąże się z podjednostką 30S rybosomu, tworząc kompleks inicjacyjny. Główną rolą rybosomu jest jego zdolność do katalizowania tworzenia wiązań peptydowych między aminokwasami, dzięki czemu aminokwasy są włączane do białek.

Ribosomy są gęstymi granulami bez błon pokrywających. Zostały one po raz pierwszy zaobserwowane przez Palade’a. Rybosomy bakteryjne zawierają 65% RNA (rRNA) i 35% białek. Ich średnica wynosi 18 nm. Rybosomy występują we wszystkich komórkach. E. coli ma 10 000 rybosomów, które stanowią około 25% całkowitej masy komórki bakteryjnej. Komórka ssaka zawiera około 10 milionów rybosomów.

Rybosom ma dwie podjednostki:

Każdy rybosom ma dwie nierówne podjednostki, dużą i małą podjednostkę. Bakteryjne rybosomy składają się z dwóch podjednostek 30S i 50S współczynnik sedymentacji w sacharozie. Ich łączny współczynnik sedymentacji wynosi 70S. Obie podjednostki zawierają wiele białek i co najmniej jeden duży rRNA.

Rybosomy eukariotyczne są większe od rybosomów bakteryjnych. Mają one dwie nierówne podjednostki 40S i 60S o łącznym współczynniku sedymentacji 80S. Rybosomy są mierzone pod względem ich szybkości sedymentacji mierzonej w jednostkach Svedberga (S). IS = 10~13 sekundy. Wszystkie rybosomy w danej komórce są identyczne. Komponenty rybosomu mogą się rozdzielać i spontanicznie składać ponownie. Rybosom ma rdzeń z rRNA i białka przyczepione na powierzchni.

W prokariotach zarówno podjednostki 30S jak i 50S mają komponenty rRNA i cząsteczki białkowe.

Podobnie u eukariotycznych rybosomów rybosomy mają następujące składniki:

Podjednostka 40S: 18S cząsteczka + 30 białek

Podjednostka 60S: 5S, 5.8S i rRNA +50 białek.

Struktura rybosomu 70S nie jest symetryczna. Rybosom 70S jest podzielony na cztery regiony. Są to: głowa, szyja, ciało i platforma. Podjednostka 50S ma centralną wypukłość posiadającą 5S rRNA i łodygę posiadającą białka.

Większość białek to białka podstawowe i mają silny związek z RNA, który jest kwaśny w przyrodzie. Rybosomalny RNA (rRNA) stanowi ponad 80% całkowitego RNA obecnego w komórce bakteryjnej.

Dwie podjednostki rybosomu asocjują i dysocjują w zależności od stężenia magnezu. Około 70% rybosomalnego RNA jest dwuniciowe i helikalne z różnymi łodygami i pętlami z powodu parowania zasad między komplementarnymi regionami. Interakcja 16S rRNA i mRNA pomaga podjednostce 30S w rozpoznaniu początkowego końca mRNA. Miejsce wiązania rybosomu u prokariotów znajduje się w pobliżu 5′-końca mRNA, przed kodonem startowym AUG.

Pomiędzy 5′-końcem mRNA a kodonem AUG znajduje się wiele zasad. Spośród nich jest sekwencja 5′-AGGAGGU-3′. Nazywa się to sekwencją Shine-Dalgarno i leży 4-7 zasad przed AUG. Region 3′-końca 16S rRNA ma komplementarną sekwencję 3′- AUUCCUCCA-5′. Sekwencja ta wiąże mRNA z rybosomem.

Rybosom ma w sobie dwa kanały. Liniowe mRNA wchodzi i wydostaje się przez jeden kanał, w którym znajduje się centrum dekodujące. Kanał ten jest dostępny dla naładowanych tRNA. Nowo zsyntetyzowany łańcuch polipeptydowy ucieka przez drugi kanał.

Mała podjednostka rybosomu zawiera centrum dekodujące, w którym naładowane tRNA dekodują kodony mRNA. Duża podjednostka zawiera centrum peptydylotransferazy, która tworzy wiązania peptydowe między kolejnymi aminokwasami. MRNA łączy się z 3′-końcem 16S RNA w podjednostce 30S rybosomu. Podjednostka 30S, mRNA i naładowany tRNA łączą się tworząc kompleks przedinicjacyjny wraz z czynnikami inicjującymi i GTP. Później dołącza się podjednostka 50S rybosomu, tworząc kompleks inicjacyjny 70S.

Główną rolą rybosomu jest tworzenie wiązań peptydowych pomiędzy kolejnymi aminokwasami nowo syntetyzowanego łańcucha peptydowego.

Na rybosomie znajdują się dwa miejsca wiążące tRNA. Pierwsze miejsce nazywane jest miejscem 'P’ lub miejscem peptydylowym. Drugie miejsce nazywane jest miejscem 'A’ lub miejscem amino acylowym. Tylko inicjator tRNA wchodzi w miejsce 'P’. Wszystkie inne tRNA wchodzą do miejsca 'A’.

Główną rolą rybosomu jest tworzenie wiązań peptydowych pomiędzy kolejnymi aminokwasami. Wiązanie peptydowe powstaje pomiędzy aminokwasem w miejscu „A” a łańcuchem peptydowym w miejscu „P” wydłużając w ten sposób łańcuch o jeden aminokwas. Odkryto, że peptydylotransferaza, która katalizuje tworzenie wiązania peptydowego pomiędzy kolejnymi aminokwasami, składa się z kilku białek i cząsteczki 23S rRNA. Ten 23S rRNA jest rybozymem i jest odpowiedzialny za katalizowanie tworzenia wiązania peptydowego między kolejnymi aminokwasami.

W dodatku do tych dwóch miejsc „P” i „A” miejsce, trzecie miejsce „E” lub miejsce wyjścia jest obecny. Deacylowany tRNA (pozbawiony aminokwasu) przemieszcza się z miejsca 'P’ do miejsca 'E’, skąd jest wyrzucany na zewnątrz.

.