تركيب ووظيفة الريبوسوم

الريبوسوم هو آلة ريبونوكليوبروتينية كبيرة تقوم بعملية الترجمة، حيث تقرأ الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) وتصنع البروتينات. يتكون من الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي (rRNA) والعديد من البروتينات المرتبة في وحدتين فرعيتين، وهو يقوم بفك تشفير الكودونات وتحفيز تكوين الروابط الببتيدية.

Definition

الريبوسوم هو مركب ريبونوكليوبروتيني ذو وحدتين فرعيتين، تقوم وحدته الفرعية الصغيرة بفك تشفير كودونات الحمض النووي الريبوزي الرسول، وتقوم وحدته الفرعية الكبيرة بتحفيز تكوين الروابط الببتيدية من خلال الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي الخاص بها، مما يجعل الريبوسوم ريبوزيماً.

Scope

يغطي هذا الموضوع البنية ثنائية الوحدات الفرعية للريبوسوم، وتركيبه من الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي والبروتينات، ومركز فك التشفير في الوحدة الفرعية الصغيرة، ومركز نقل الببتيديل في الوحدة الفرعية الكبيرة، ومواقع الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA) A و P و E، واكتشاف أن التحفيز يتم بواسطة الحمض النووي الريبوزي (RNA). إنه موضوع هيكلي وميكانيكي، وليس إرشادات سريرية.

Core questions

• ما هي مكونات الريبوسوم وبنيته العامة؟
• أين يحدث فك التشفير وتكوين الرابطة الببتيدية؟
• لماذا يعتبر الريبوسوم ريبوزيماً؟
• كيف تختلف الريبوسومات البكتيرية عن الريبوسومات حقيقية النواة؟

Key concepts

• الوحدات الفرعية الريبوسومية الصغيرة والكبيرة
• الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي (rRNA) والبروتينات الريبوسومية
• مركز فك التشفير (الوحدة الفرعية الصغيرة)
• مركز نقل الببتيديل (الوحدة الفرعية الكبيرة)
• مواقع الحمض النووي الريبوزي الناقل A و P و E
• عديدات الريبوسوم (Polysomes)
• مواقع ارتباط المضادات الحيوية

Key theories

الريبوسوم هو ريبوزيم

أظهرت التركيبات الذرية للوحدة الفرعية الكبيرة عدم وجود سلاسل جانبية بروتينية في الموقع التحفيزي، مما يشير إلى أن الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي يشكل مركز نقل الببتيديل ويحفز تكوين الرابطة الببتيدية.

Mechanisms

يتكون الريبوسوم من وحدة فرعية صغيرة، ترتبط بالحمض النووي الريبوزي الرسول وتراقب اقتران الكودون ومضاد الكودون في مركز فك التشفير الخاص بها، ووحدة فرعية كبيرة، تحتوي على مركز نقل الببتيديل ونفق يخرج من خلاله السلسلة الوليدة. تشغل جزيئات الحمض النووي الريبوزي الناقل ثلاثة مواقع، وهي مواقع الأمينوأسيل (A)، والببتيديل (P)، والخروج (E)، وتمتد عبر الوحدتين الفرعيتين، وتتحرك من خلالها مع استطالة الريبوسوم وانتقاله. كشفت الهياكل عالية الدقة للوحدات الفرعية البكتيرية والريبوسومات الكاملة، ولاحقًا للريبوسوم حقيقي النواة، أن الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي يشكل كلاً من مراكز فك التشفير والتحفيز، مما يؤكد أن الريبوسوم آلة قائمة على الحمض النووي الريبوزي؛ وقد حددت العديد من هذه الهياكل أيضًا أماكن ارتباط المضادات الحيوية. يمكن لعدة ريبوسومات ترجمة حمض نووي ريبوزي رسول واحد في وقت واحد، مكونة عديدات الريبوسوم (polysomes).

Clinical relevance

نظرًا لأن العديد من المضادات الحيوية ذات الأهمية السريرية ترتبط بالريبوسومات البكتيرية وتثبطها، ولأن العيوب في التخليق الحيوي للريبوسوم تسبب مجموعة من الاضطرابات المعروفة باسم اعتلالات الريبوسوم (ribosomopathies)، فإن تركيب الريبوسوم محوري في علم الأدوية المضادة للميكروبات وبعض الأمراض. يشرح هذا المدخل التركيب والوظيفة ولا يشكل أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.

Evidence & guidelines

تعتمد الصورة الهيكلية الملخصة هنا على دراسات حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني بالتبريد للريبوسومات البكتيرية وحقيقية النواة، وقد تم توحيدها في الأدبيات المراجعة الرئيسية.

History

تم تحديد الريبوسومات كمواقع لتخليق البروتين في منتصف القرن العشرين، ولكن تفاصيل بنيتها لم تظهر إلا حوالي عام 2000، عندما تم حل هياكل بلورية للوحدات الفرعية البكتيرية الكبيرة والصغيرة، ثم للريبوسوم 70S الكامل مع mRNA و tRNA. تم حل الريبوسوم حقيقي النواة بدقة عالية في عام 2011، ومنذ ذلك الحين، التقطت التطورات في المجهر الإلكتروني بالتبريد الريبوسوم في العديد من الحالات الوظيفية.

Key figures

• Thomas Steitz
• V. Ramakrishnan
• Ada Yonath
• Marat Yusupov
• Joachim Frank

Seminal works

• nissen-2000
• carter-2000
• selmer-2006
• ben-shem-2011

Frequently asked questions

مما يتكون الريبوسوم؟

يتكون الريبوسوم من الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي والعديد من البروتينات الريبوسومية المنظمة في وحدتين فرعيتين؛ يشكل الحمض النووي الريبوزي كلاً من مركز فك التشفير ومركز نقل الببتيديل التحفيزي.

لماذا تستهدف العديد من المضادات الحيوية الريبوسوم؟

تختلف الريبوسومات البكتيرية بما يكفي عن الريبوسومات البشرية بحيث يمكن للأدوية الارتباط بالمواقع الوظيفية على الريبوسوم البكتيري ومنع تخليق البروتين بشكل انتقائي، وهذا هو السبب في أن الريبوسوم هدف رئيسي للمضادات الحيوية.