ریبوزوم‌ها و ترجمه

ترجمه فرآیندی است که طی آن ریبوزوم کدون‌های یک RNA پیام‌رسان را می‌خواند و زنجیره متناظر اسیدهای آمینه را مونتاژ می‌کند. ریبوزوم یک کمپلکس بزرگ از RNA ریبوزومی و پروتئین‌ها است که به یک زیرواحد کوچک برای رمزگشایی mRNA و یک زیرواحد بزرگ برای کاتالیز تشکیل پیوند پپتیدی سازماندهی شده است. مطالعات ساختاری نشان داد که این کاتالیز توسط RNA ریبوزومی انجام می‌شود و ریبوزوم را به یک ریبوزیم تبدیل می‌کند.

Definition

ترجمه سنتز یک پلی‌پپتید با واسطه ریبوزوم است که در آن RNAهای ناقل اسیدهای آمینه متناسب با کدون‌های متوالی mRNA را تحویل می‌دهند و هسته RNA ریبوزوم تشکیل پیوند پپتیدی بین آنها را کاتالیز می‌کند.

Scope

این موضوع ساختار ریبوزوم و زیرواحدهای آن، سه مرحله ترجمه (آغاز، طویل‌سازی، پایان)، نقش‌های RNA ناقل و کد ژنتیکی، و تنظیم آغاز ترجمه به عنوان یک نقطه کنترل برای بیان ژن را پوشش می‌دهد. این یک مرجع زیست‌شناسی مولکولی است و هیچ توصیه بالینی ارائه نمی‌دهد.

Core questions

• چگونه یک کدون mRNA با اسید آمینه صحیح مطابقت داده می‌شود؟
• نقش‌های زیرواحدهای کوچک و بزرگ ریبوزومی چیست؟
• آغاز و پایان ترجمه چگونه تعریف می‌شوند؟
• چرا آغاز، مرحله اصلی تنظیم‌شده ترجمه است؟

Key concepts

• زیرواحدهای کوچک و بزرگ ریبوزومی
• RNA ریبوزومی و پروتئین‌های ریبوزومی
• جایگاه‌های اتصال tRNA A، P و E
• RNA ناقل و آمینواسیلاسیون
• کد ژنتیکی و جفت‌شدن کدون-آنتی‌کدون
• آغاز، طویل‌سازی و پایان
• مرکز پپتیدیل ترانسفراز
• آغاز ترجمه وابسته به کلاهک

Key theories

ریبوزوم به عنوان یک ریبوزیم

ساختارهای با وضوح بالا از زیرواحد بزرگ، تنها RNA ریبوزومی، و نه پروتئین، را در مرکز پپتیدیل ترانسفراز قرار دادند، که از این دیدگاه حمایت می‌کند که تشکیل پیوند پپتیدی توسط RNA کاتالیز می‌شود و با منشأ جهان RNA ترجمه سازگار است.

Mechanisms

ریبوزوم بر روی یک mRNA با زیرواحد کوچک که کدون آغاز و یک tRNA آغازگر را موقعیت‌یابی می‌کند، مونتاژ می‌شود؛ در یوکاریوت‌ها این آغاز وابسته به کلاهک (cap-dependent initiation) مرحله اصلی تنظیم‌شده است که از طریق فاکتورهای آغازگر کنترل می‌شود (Sonenberg & Hinnebusch, 2009). در طول طویل‌سازی، آمینواسیل-tRNAها وارد جایگاه A می‌شوند، مرکز پپتیدیل ترانسفراز زیرواحد بزرگ پیوند پپتیدی را تشکیل می‌دهد، و ریبوزوم جابجا می‌شود تا زنجیره کدون به کدون رشد کند؛ کارهای ساختاری این فعالیت کاتالیزوری را به RNA ریبوزومی محلی‌سازی کردند (Nissen et al., 2000). شناسایی یک کدون پایان توسط فاکتورهای رهاکننده سنتز را خاتمه می‌دهد و پلی‌پپتید کامل‌شده را آزاد می‌کند که سپس طبق توالی خود تا می‌شود (Anfinsen, 1973).

Clinical relevance

از آنجا که ترجمه تعیین می‌کند که یک سلول چه پروتئین‌هایی و به چه مقداری می‌سازد، تنظیم آن برای رشد طبیعی سلول حیاتی است و چندین آنتی‌بیوتیک با هدف قرار دادن ریبوزوم‌های باکتریایی عمل می‌کنند. این مدخل مکانیسم و اهمیت کلی آن را توصیف می‌کند؛ این راهنمایی برای انتخاب دارو یا مراقبت از بیمار نیست.

History

طرح کلی ترجمه، کد ژنتیکی، و نقش آداپتور tRNA از طریق زیست‌شناسی مولکولی اواسط قرن بیستم تثبیت شد. ساختارهای بلوری با وضوح اتمی زیرواحدهای ریبوزومی در حدود سال 2000، از جمله اثبات اینکه RNA هسته کاتالیزوری را تشکیل می‌دهد (Nissen et al., 2000)، درک نحوه عملکرد ریبوزوم را متحول کرد و با جایزه نوبل شیمی در سال 2009 به رسمیت شناخته شد.

Key figures

• Thomas Steitz
• Venkatraman Ramakrishnan
• Ada Yonath
• Nahum Sonenberg

Seminal works

• nissen-2000
• sonenberg-2009

Frequently asked questions

تفاوت بین رونویسی و ترجمه چیست؟

رونویسی یک ژن DNA را به RNA پیام‌رسان کپی می‌کند؛ ترجمه آن RNA پیام‌رسان را بر روی ریبوزوم می‌خواند و پروتئین متناظر را می‌سازد. ترجمه مرحله ساخت پروتئین است.

چرا ریبوزوم را ریبوزیم می‌نامند؟

زیرا جایگاه کاتالیزوری آن، که پیوندهای پپتیدی بین اسیدهای آمینه را تشکیل می‌دهد، از RNA ریبوزومی و نه پروتئین ساخته شده است، ریبوزوم یک آنزیم RNA یا ریبوزیم است.