Structure et fonction du ribosome

Le ribosome est la grande machine ribonucléoprotéique qui assure la traduction, lisant l'ARN messager et synthétisant les protéines. Constitué d'ARN ribosomal et de nombreuses protéines agencées en deux sous-unités, il décode les codons et catalyse la formation des liaisons peptidiques.

Definition

Le ribosome est un complexe ribonucléoprotéique à deux sous-unités dont la petite sous-unité décode les codons de l'ARN messager et dont la grande sous-unité catalyse la formation des liaisons peptidiques par son ARN ribosomal, faisant du ribosome un ribozyme.

Scope

Cette rubrique couvre l'architecture à deux sous-unités du ribosome, sa composition en ARN ribosomal et en protéines, le centre de décodage sur la petite sous-unité et le centre de peptidyltransférase sur la grande sous-unité, les sites A, P et E de l'ARN de transfert, ainsi que la découverte que la catalyse est effectuée par l'ARN. Il s'agit d'un sujet structurel et mécanistique, et non d'une orientation clinique.

Core questions

• Quels sont les composants et l'architecture globale du ribosome ?
• Où se produisent le décodage et la formation des liaisons peptidiques ?
• Pourquoi le ribosome est-il considéré comme un ribozyme ?
• En quoi les ribosomes bactériens et eucaryotes diffèrent-ils ?

Key concepts

• Petites et grandes sous-unités ribosomales
• ARN ribosomal (ARNr) et protéines ribosomales
• Centre de décodage (petite sous-unité)
• Centre de peptidyltransférase (grande sous-unité)
• Sites A, P et E de l'ARN de transfert
• Polysomes
• Sites de liaison des antibiotiques

Key theories

Le ribosome est un ribozyme

Les structures atomiques de la grande sous-unité n'ont montré aucune chaîne latérale de protéine au site catalytique, indiquant que l'ARN ribosomal forme le centre de peptidyltransférase et catalyse la formation des liaisons peptidiques.

Mechanisms

Le ribosome est constitué d'une petite sous-unité, qui lie l'ARN messager et surveille l'appariement codon-anticodon dans son centre de décodage, et d'une grande sous-unité, qui contient le centre de peptidyltransférase et un tunnel par lequel la chaîne naissante sort. Les ARN de transfert occupent trois sites, les sites aminoacyl (A), peptidyl (P) et de sortie (E), s'étendant sur les deux sous-unités, et se déplacent à travers eux à mesure que le ribosome s'allonge et se transloque. Des structures à haute résolution des sous-unités bactériennes et des ribosomes complets, puis du ribosome eucaryote, ont révélé que l'ARN ribosomal forme à la fois les centres de décodage et catalytiques, établissant le ribosome comme une machine basée sur l'ARN ; nombre de ces structures ont également cartographié les sites de liaison des antibiotiques. Plusieurs ribosomes peuvent traduire simultanément un ARN messager, formant des polysomes.

Clinical relevance

Étant donné que de nombreux antibiotiques d'importance clinique se lient aux ribosomes bactériens et les inhibent, et que des défauts dans la biogenèse des ribosomes sont à l'origine d'un groupe de troubles connus sous le nom de ribosomopathies, la structure du ribosome est essentielle à la pharmacologie antimicrobienne et à certaines maladies. Cette entrée explique la structure et la fonction et ne constitue pas une base pour des décisions diagnostiques ou thérapeutiques individuelles.

Evidence & guidelines

Le tableau structurel résumé ici repose sur des études de cristallographie aux rayons X et de cryo-microscopie électronique des ribosomes bactériens et eucaryotes, consolidées dans la littérature de revue majeure.

History

Les ribosomes ont été identifiés comme les sites de la synthèse des protéines au milieu du XXe siècle, mais leur architecture détaillée n'a émergé qu'autour de l'an 2000, lorsque les structures cristallines des grandes et petites sous-unités bactériennes, puis du ribosome 70S complet avec l'ARNm et l'ARNt, ont été résolues. Le ribosome eucaryote a été résolu à haute résolution en 2011, et les avancées en cryo-microscopie électronique ont depuis capturé le ribosome dans de nombreux états fonctionnels.

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 quoi est composé le ribosome ?

Le ribosome est constitué d'ARN ribosomal et de nombreuses protéines ribosomales organisées en deux sous-unités ; l'ARN forme à la fois le centre de décodage et le centre catalytique de peptidyltransférase.

Pourquoi de nombreux antibiotiques ciblent-ils le ribosome ?

Les ribosomes bactériens diffèrent suffisamment des ribosomes humains pour que les médicaments puissent se lier sélectivement aux sites fonctionnels du ribosome bactérien et bloquer la synthèse des protéines, ce qui explique pourquoi le ribosome est une cible majeure des antibiotiques.