ساختار و عملکرد ریبوزوم

ماشین ریبونوکلئوپروتئینی دو زیرواحدی که پیام‌رسان RNA را رمزگشایی می‌کند و پیوندهای پپتیدی را تشکیل می‌دهد — یک ریبوزیم در قلب هر سلول.

Definition

ریبوزوم کمپلکس ریبونوکلئوپروتئینی بزرگ دو زیرواحدی است که ترجمه را انجام می‌دهد و جایگاه‌هایی را فراهم می‌کند که کدون‌های mRNA را در برابر آنتی‌کدون‌های tRNA رمزگشایی می‌کنند و مرکز کاتالیزوری را که اسیدهای آمینه را به یک پلی‌پپتید متصل می‌کند.

Scope

این موضوع به معماری ریبوزوم و چگونگی انجام ترجمه توسط این ساختار می‌پردازد. این شامل زیرواحدهای کوچک و بزرگ، ترکیب RNA ریبوزومی و پروتئینی آن‌ها، جایگاه‌های اتصال tRNA A، P و E، مرکز رمزگشایی و مرکز پپتیدیل ترانسفراز است. این موضوع ریبوزوم را به عنوان یک کاتالیزور مبتنی بر RNA معرفی می‌کند؛ مکانیسم‌های گام به گام آغاز، طویل‌سازی و پایان در یک موضوع همراه مورد بررسی قرار می‌گیرند.

Core questions

• دو زیرواحد ریبوزومی از چه چیزی ساخته شده‌اند و هر کدام چه کاری انجام می‌دهند؟
• mRNA و tRNAها در کجای ریبوزوم متصل می‌شوند؟
• ریبوزوم چگونه اطمینان حاصل می‌کند که tRNA صحیح انتخاب شده است؟
• کدام بخش از ریبوزوم تشکیل پیوند پپتیدی را کاتالیز می‌کند؟

Key theories

ریبوزوم یک ریبوزیم است

تشکیل پیوند پپتیدی توسط RNA ریبوزومی به جای پروتئین کاتالیز می‌شود، که ریبوزوم را به یک آنزیم RNA تبدیل می‌کند و این ایده را تأیید می‌کند که کاتالیز مبتنی بر RNA پیش از آنزیم‌های پروتئینی وجود داشته است.

تقسیم‌بندی عملکردی جایگاه‌ها

رمزگشایی در زیرواحد کوچک و کاتالیز در زیرواحد بزرگ اتفاق می‌افتد، و جایگاه‌های A، P و E ورود، نگهداری پپتیدیل و خروج tRNAها را هنگام حرکت ریبوزوم در طول پیام سازماندهی می‌کنند.

Mechanisms

زیرواحد کوچک به mRNA متصل می‌شود و مرکز رمزگشایی را در خود جای می‌دهد، جایی که جفت شدن کدون-آنتی‌کدون نظارت می‌شود تا فقط آمینواسیل-tRNAهای صحیح جفت شده پذیرفته شوند. زیرواحد بزرگ حاوی مرکز پپتیدیل ترانسفراز است که از RNA ریبوزومی تشکیل شده و تشکیل پیوند پپتیدی را کاتالیز می‌کند، و تونل خروجی که زنجیره در حال تشکیل از آن خارج می‌شود. tRNAها از طریق جایگاه‌های A (آمینواسیل)، P (پپتیدیل) و E (خروج) حرکت می‌کنند، در حالی که ریبوزوم کدون به کدون جابجا می‌شود و رمزگشایی را با تشکیل پیوند هماهنگ می‌کند.

Clinical relevance

تفاوت‌های ساختاری بین ریبوزوم‌های باکتریایی و یوکاریوتی توسط بسیاری از آنتی‌بیوتیک‌های مهم بالینی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند، و نقص‌های ریبوزومی باعث گروهی از اختلالات می‌شوند؛ این موارد به عنوان اهمیت ارائه می‌شوند، نه راهنمایی بالینی.

History

دهه‌ها بیوشیمی، زیرواحدهای ریبوزوم و محتوای RNA آن را تعریف کردند؛ ساختارهای بلوری با وضوح بالا در حدود سال 2000 معماری اتمی را آشکار کردند و نشان دادند که مرکز کاتالیزوری RNA است، کاری که با جایزه نوبل شیمی در سال 2009 به رسمیت شناخته شد.

Key figures

• Ada Yonath
• Venkatraman Ramakrishnan
• Thomas Steitz

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

چرا ریبوزوم را ریبوزیم می‌نامند؟

زیرا مرکز کاتالیزوری آن، که پیوندهای پپتیدی را تشکیل می‌دهد، از RNA ریبوزومی به جای پروتئین ساخته شده است، بنابراین یک مولکول RNA کاتالیز را انجام می‌دهد.

جایگاه‌های A، P و E چه هستند؟

سه جایگاه اتصال tRNA در ریبوزوم: جایگاه A آمینواسیل-tRNA ورودی را می‌پذیرد، جایگاه P پپتید در حال رشد را نگه می‌دارد، و جایگاه E جایی است که tRNA استفاده شده خارج می‌شود.