Estructura y función del ribosoma

El ribosoma es la gran máquina de ribonucleoproteínas que lleva a cabo la traducción, leyendo el ARN mensajero y sintetizando proteínas. Construido a partir de ARN ribosomal y muchas proteínas dispuestas en dos subunidades, decodifica codones y cataliza la formación de enlaces peptídicos.

Definition

El ribosoma es un complejo de ribonucleoproteínas de dos subunidades, cuya subunidad pequeña decodifica los codones del ARN mensajero y cuya subunidad grande cataliza la formación de enlaces peptídicos a través de su ARN ribosomal, lo que convierte al ribosoma en una ribozima.

Scope

Este tema cubre la arquitectura de dos subunidades del ribosoma, su composición de ARN ribosomal y proteínas, el centro de decodificación en la subunidad pequeña y el centro de peptidil transferasa en la subunidad grande, los sitios A, P y E del ARN de transferencia, y el hallazgo de que la catálisis es realizada por el ARN. Es un tema estructural y mecanicista, no una guía clínica.

Core questions

• ¿Cuáles son los componentes y la arquitectura general del ribosoma?
• ¿Dónde ocurren la decodificación y la formación del enlace peptídico?
• ¿Por qué se considera al ribosoma una ribozima?
• ¿Cómo difieren los ribosomas bacterianos y eucariotas?

Key concepts

• Subunidades ribosomales pequeña y grande
• ARN ribosomal (ARNr) y proteínas ribosomales
• Centro de decodificación (subunidad pequeña)
• Centro de peptidil transferasa (subunidad grande)
• Sitios A, P y E del ARN de transferencia
• Polisomas
• Sitios de unión de antibióticos

Key theories

El ribosoma es una ribozima

Las estructuras atómicas de la subunidad grande no mostraron cadenas laterales de proteínas en el sitio catalítico, lo que indica que el ARN ribosomal forma el centro de peptidil transferasa y cataliza la formación del enlace peptídico.

Mechanisms

El ribosoma consta de una subunidad pequeña, que se une al ARN mensajero y monitoriza el emparejamiento codón-anticodón en su centro de decodificación, y una subunidad grande, que contiene el centro de peptidil transferasa y un túnel a través del cual sale la cadena naciente. Los ARN de transferencia ocupan tres sitios, los sitios aminoacil (A), peptidil (P) y de salida (E), que abarcan ambas subunidades, y se mueven a través de ellos a medida que el ribosoma se alarga y transloca. Las estructuras de alta resolución de las subunidades bacterianas y los ribosomas completos, y posteriormente del ribosoma eucariota, revelaron que el ARN ribosomal forma tanto los centros de decodificación como los catalíticos, estableciendo al ribosoma como una máquina basada en ARN; muchas de estas estructuras también mapearon dónde se unen los antibióticos. Múltiples ribosomas pueden traducir un ARN mensajero simultáneamente, formando polisomas.

Clinical relevance

Debido a que numerosos antibióticos clínicamente importantes se unen e inhiben los ribosomas bacterianos, y debido a que los defectos en la biogénesis de los ribosomas causan un grupo de trastornos conocidos como ribosomopatías, la estructura del ribosoma es fundamental para la farmacología antimicrobiana y ciertas enfermedades. Esta entrada explica la estructura y la función y no es una base para decisiones individuales de diagnóstico o tratamiento.

Evidence & guidelines

La imagen estructural aquí resumida se basa en estudios de cristalografía de rayos X y crio-microscopía electrónica de ribosomas bacterianos y eucariotas, consolidados en la literatura de revisión principal.

History

Los ribosomas fueron identificados como los sitios de síntesis de proteínas a mediados del siglo XX, pero su arquitectura detallada surgió solo alrededor del año 2000, cuando se resolvieron las estructuras cristalinas de las subunidades bacterianas grande y pequeña, y luego del ribosoma 70S completo con ARNm y ARNt. El ribosoma eucariota se resolvió a alta resolución en 2011, y los avances en la crio-microscopía electrónica han capturado desde entonces el ribosoma en muchos estados funcionales.

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

¿De qué está hecho el ribosoma?

El ribosoma está construido a partir de ARN ribosomal y muchas proteínas ribosomales organizadas en dos subunidades; el ARN forma tanto el centro de decodificación como el centro catalítico de peptidil transferasa.

¿Por qué muchos antibióticos se dirigen al ribosoma?

Los ribosomas bacterianos difieren lo suficiente de los ribosomas humanos como para que los fármacos puedan unirse a sitios funcionales en el ribosoma bacteriano y bloquear selectivamente la síntesis de proteínas, razón por la cual el ribosoma es un objetivo principal de los antibióticos.