Uppbygging og virkni ríbósóma
Ríbósóm eru ein mikilvægasta frumulíffæri frumna og gegna beinu hlutverki í próteinmyndun. Prótein eru helstu sameindirnar sem bera ábyrgð á nánast öllum líffræðilegum starfsemi, allt frá myndun frumubygginga, hraða efnahvörfum í gegnum ensím, stjórnun millifrumuboða og aðstoð við varnarkerfi líkamans. Þess vegna þýðir skilningur á uppbyggingu og virkni ríbósóma að skilja eina af miðstöðvum lífsstarfseminnar á sameindastigi.
Að skilja ríbósóm
Ríbósóm eru stórsameindafléttur sem eru samsettar úr ríbósóm-RNA (rRNA) og ríbósóm-próteinum. Ríbósóm finnast í öllum gerðum frumna - bæði dreifkjörnungum (eins og bakteríum) og heilkjörnungum (eins og dýrum, plöntum og sveppum). Sérstaða ríbósóma liggur í samsetningu þeirra: rRNA er ekki aðeins byggingarþáttur heldur gegnir einnig hvatahlutverki í myndun peptíðtengja. Með öðrum orðum má líta á ríbósóm sem líffræðilegar „vélar“ sem þýða erfðaupplýsingar úr mRNA í amínósýruröðina sem mynda prótein.
Grunnbygging ríbósóma
Almennt séð eru ríbósóm samansett úr tveimur undireiningum: lítilli undireiningu og stórri undireiningu. Þessar tvær undireiningar sameinast við þýðingu (mRNA þýðingu) og aðskiljast þegar þær eru óvirkar. Hver undireining er samsett úr rRNA og próteini í ákveðnum hlutföllum.
Ríbósóm í dreifkjörnungum (70S)
Í dreifkjörnungum eru ríbósóm sögð vera 70S að stærð (S er Svedberg-eining sem gefur til kynna botnfallshraða við skilvindu, ekki bein mælikvarði á lengd). 70S ríbósóm eru samansett úr:
– Litla undireiningin 30S, sem inniheldur 16S rRNA og fjölda próteina.
– Stóra 50S undireiningin, sem inniheldur 23S og 5S rRNA og ríbósómprótein.
Litla undireiningin gegnir mikilvægu hlutverki í greiningu mRNA og ákvörðun upphafsstöðu þýðingar, en stóra undireiningin er aðalstaður myndunar peptíðtengja.
Ríbósóm í heilkjörnungum (80S)
Í heilkjörnungafrumum eru ríbósóm 80S að stærð og eru samsett úr:
– Litla undireiningin 40S, sem inniheldur 18S rRNA.
– Stóra 60S undireiningin, sem inniheldur 28S, 5.8S og 5S rRNA.
Heilkjörnunga ríbósóm eru almennt flóknari, innihalda fleiri ríbósómprótein og viðbótarþætti sem stjórna þýðingarferlinu.
Staðsetning ríbósóma í frumum
Ríbósóm er að finna á tveimur meginstöðum:
1. Frí ríbósóm í umfrymi
Frjáls ríbósóm mynda almennt prótein sem verða notuð í frumuvökvanum, til dæmis efnaskiptaensím eða byggingarprótein frumunnar.
2. Ríbósóm eru bundin við grófa endoplasmíska netið (grófa ER)
Ríbósóm sem eru tengd við grófa ER framleiða yfirleitt prótein sem eru seytt út úr frumunni, sett inn í frumuhimnuna eða send til ákveðinna frumulíffæra eins og lýsósoma. Ríbósóm tengjast vegna þess að grófa ER hefur viðtaka sem hafa samskipti við ríbósóm þegar fjölpeptíðkeðjan sem er framleidd inniheldur ákveðið merki (merkipeptíð).
Að auki hafa frumulíffæri eins og hvatberar og grænukorn einnig sín eigin ríbósóm, sem eru líkari dreifkjörnunga ríbósómum (70S). Þetta styður kenninguna um innri samlífi, sem segir að hvatberar og grænukorn séu upprunnin úr dreifkjörnungum sem lifðu í samlífi innan frumna forfeðra heilkjörnunga.
Ríbósómþættir: rRNA og prótein
Ríbósóm eru samsett úr tveimur meginþáttum:
– Ríbósóm RNA (rRNA): Þetta er ríkjandi form RNA og myndar stoð og hvatamiðstöð ríbósómsins. rRNA ber ábyrgð á að hvata myndun peptíðtengja (peptídýl transferasa virkni).
– Ríbósómprótein: Virka til að stöðuga uppbyggingu rRNA, hjálpa til við að setja saman undireiningar og hafa samskipti við þýðingarþætti.
Samsetning rRNA og próteina myndar nákvæma þrívíddarbyggingu sem gerir ríbósómum kleift að starfa hratt og nákvæmlega.
Virkir staðir innan ríbósóma
Þegar ríbósómið er að þýða virkt eru þrír meginstaðir mjög mikilvægir, sérstaklega á stóru undireiningunni:
1. Staðsetning A (amínóasýl staður)
Aðgangspunktur fyrir tRNA sem ber amínósýrur samkvæmt mRNA kóðanum.
2. P-staður (peptídýlstaður)
Staðsetning tRNA sem ber vaxandi fjölpeptíðkeðju.
3. Staður E (Útgöngustaður)
Staðurinn þar sem tRNA sem hefur losað amínósýrur fer út.
Hreyfing tRNA frá A til P og síðan til E á sér stað þegar ríbósómið „les“ mRNA þrjá basa í einu (kódon fyrir kódon).
Hlutverk ríbósóma í próteinmyndun
Helsta hlutverk ríbósóma er þýðing, sem þýðir núkleótíðaröðina í mRNA í amínósýruröð. Þýðingin skiptist almennt í þrjú stig:
1. Vígsla
Á þessu stigi tengist litla undireining ríbósómsins mRNA og leitar að upphafskóðanum (venjulega AUG). Upphafs-tRNA sem ber metíónín tengist einnig. Þegar upphafskóðanum er komið fyrir safnast stóru undireiningarnar saman og mynda virkt ríbósóm.
2. Lenging
Ríbósómið færist eftir mRNA og lengir fjölpeptíðkeðjuna. tRNA sem ber amínósýruna fer inn í A-staðinn þar sem það festist síðan við keðjuna í P-staðnum. Ríbósómið færir síðan um eitt kóðón, fjarlægir tRNA og rýmir til fyrir næsta tRNA.
3. Uppsögn
Þegar ríbósómið rekst á stöðvunarkóða (UAA, UAG eða UGA) er ekkert samsvarandi tRNA fyrir þann kóða. Í staðinn kemur stöðvunarþáttur inn og veldur losun fjölpeptíðkeðjunnar. Ríbósómið klofnar síðan í tvær undireiningar og er tilbúið til endurnotkunar.
Ríbósóm sem skotmörk sýklalyfja
Dreifkjörnunga ríbósóm eru byggingarlega ólík heilkjörnunga ríbósómum. Þessi munur er nýttur í læknisfræði þar sem sum sýklalyf geta hamlað ríbósómum baktería án þess að skaða ríbósóm manna verulega. Til dæmis:
- Tetracýklín hindrar innrás tRNA í A-sameindastaðinn.
– Klóramfenikól hamlar virkni peptídýltransferasa.
– Streptómýsín getur valdið rangri lestur á mRNA.
Notkun sýklalyfja verður þó að vera viðeigandi því bakteríur geta þróað með sér ónæmi í gegnum stökkbreytingar eða aðrar varnarleiðir.
Niðurstaða
Ríbósóm eru mikilvæg frumulíffæri sem gegna hlutverki próteinmyndunar. Uppbygging ríbósóma samanstendur af tveimur undireiningum, stórri og lítilli, þar sem helstu þættirnir eru rRNA og ríbósómprótein. Ríbósóm hafa A-, P- og E-hluta sem tryggja skipulega og nákvæma þýðingarferlið. Auk þess að gegna lykilhlutverki í próteinframleiðslu fyrir frumur, eru ríbósóm einnig skotmörk ýmissa sýklalyfja vegna munar á dreifkjörnungum og heilkjörnungum ríbósómum. Með því að skilja uppbyggingu og virkni ríbósóma getum við séð hversu flókin og samhæfð grundvallarferlin sem viðhalda lífi eru.
