リボソームの構造と機能

メッセンジャーRNAを解読し、ペプチド結合を形成する2つのサブユニットからなるリボ核タンパク質複合体 — すべての細胞の中心にあるリボザイム。

Definition

リボソームは、翻訳を実行する大きな2つのサブユニットからなるリボ核タンパク質複合体であり、mRNAコドンをtRNAアンチコドンと照合して解読する部位と、アミノ酸をポリペプチドに結合させる触媒中心を提供します。

Scope

このトピックでは、リボソームの構造と、その構造がどのように翻訳を実行するかについて扱います。小サブユニットと大サブユニット、それらのリボソームRNAとタンパク質の組成、A、P、EのtRNA結合部位、デコーディングセンター、およびペプチジル転移酵素センターについて説明します。リボソームがRNAベースの触媒であることを確立し、開始、伸長、終結の段階的なメカニズムについては、関連トピックで扱います。

Core questions

• 2つのリボソームサブユニットは何で構成されており、それぞれどのような働きをしますか？
• リボソームのどこにmRNAとtRNAが結合しますか？
• リボソームはどのようにして正しいtRNAが選択されることを保証しますか？
• リボソームのどの部分がペプチド結合形成を触媒しますか？

Key theories

リボソームはリボザイムである

ペプチド結合形成はタンパク質ではなくリボソームRNAによって触媒されるため、リボソームはRNA酵素であり、RNAベースの触媒作用がタンパク質酵素に先行したという考えを裏付けています。

部位の機能的区画化

デコーディングは小サブユニットで起こり、触媒作用は大サブユニットで起こります。また、A、P、E部位は、リボソームがメッセージに沿って移動する際のtRNAの進入、ペプチジル保持、および退出を組織化します。

Mechanisms

小サブユニットはmRNAに結合し、デコーディングセンターを収容します。ここでは、コドンとアンチコドンの対合が監視され、正しく適合したアミノアシルtRNAのみが受け入れられます。大サブユニットには、リボソームRNAから形成されるペプチジル転移酵素センターが含まれており、ペプチド結合形成を触媒します。また、新生鎖が出現する出口トンネルも含まれています。リボソームがコドンごとに転座するにつれて、トランスファーRNAはA（アミノアシル）、P（ペプチジル）、E（出口）部位を移動し、デコーディングと結合形成を協調させます。

Clinical relevance

細菌と真核生物のリボソーム間の構造的差異は、多くの臨床的に重要な抗生物質によって利用されており、リボソームの欠陥は一群の疾患を引き起こします。これは重要性として提示されており、臨床的ガイダンスではありません。

History

数十年にわたる生化学研究により、リボソームのサブユニットとRNA含有量が定義されました。2000年頃の高分解能結晶構造解析により、原子レベルの構造が明らかになり、触媒中心がRNAであることが示されました。この研究は2009年のノーベル化学賞で認められました。

Key figures

• Ada Yonath
• Venkatraman Ramakrishnan
• Thomas Steitz

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

なぜリボソームはリボザイムと呼ばれるのですか？

ペプチド結合を形成するその触媒中心が、タンパク質ではなくリボソームRNAで構成されているため、RNA分子が触媒作用を実行するからです。

A、P、Eサイトとは何ですか？

リボソーム上の3つのtRNA結合部位です。Aサイトは入ってくるアミノアシルtRNAを受け入れ、Pサイトは成長中のペプチドを保持し、Eサイトは使用済みのtRNAが退出する場所です。