Ribosomaal RNA en Ribosoombiogenese

Ribosomaal RNA (rRNA) vormt het structurele en katalytische hart van het ribosoom, de machine die messenger-RNA vertaalt naar eiwit. Verre van een passief steiger te zijn, vormt rRNA het katalytische centrum dat aminozuren aan elkaar koppelt, waardoor het ribosoom een ribozym is. Het bouwen van een ribosoom – ribosoombiogenese – vereist de transcriptie, processing, modificatie en vouwing van rRNA en de assemblage ervan met tientallen eiwitten.

Definition

Ribosomaal RNA is de RNA-component van het ribosoom die zowel het structurele raamwerk als de peptidyltransferase katalytische activiteit levert; ribosoombiogenese is de gecoördineerde transcriptie, processing, modificatie en assemblage van rRNA met ribosomale eiwitten om functionele subeenheden te vormen.

Scope

Dit onderwerp behandelt de rol van rRNA als de kern van het ribosoom, de katalytische (peptidyltransferase) activiteit die het levert, en het pad van ribosoombiogenese: rRNA-transcriptie, -processing en -modificatie, en assemblage van de kleine en grote subeenheden, waarvan veel georganiseerd is in het nucleolus. Het is educatief van aard en geeft geen klinische richtlijnen.

Core questions

• Waarom wordt het ribosoom beschouwd als een ribozym in plaats van een proteïne-enzym?
• Hoe wordt ribosomaal RNA getranscribeerd, verwerkt en gemodificeerd?
• Hoe worden de kleine en grote ribosoom-subeenheden geassembleerd uit rRNA en eiwitten?
• Hoe wordt de productie van ribosomen gecoördineerd met celgroei?

Key concepts

• Ribosomaal RNA als katalytische kern
• Peptidyltransferase centrum
• Kleine en grote ribosoom-subeenheden
• rRNA-transcriptie en -processing
• Chemische modificatie van rRNA
• Nucleolus als assemblageplaats
• Ribosoombiogenese en celgroei

Key theories

Het ribosoom is een ribozym

Structuren van de grote ribosoom-subeenheid op hoge resolutie toonden aan dat het peptidyltransferase centrum is opgebouwd uit RNA, zonder proteïne op de katalytische plaats, wat vaststelt dat rRNA zelf de peptidebindingvorming katalyseert.

Mechanisms

Het meeste ribosomale RNA wordt getranscribeerd als een lange precursor die op vele posities wordt geknipt, getrimd en chemisch gemodificeerd, vervolgens wordt gevouwen en geassembleerd met ribosomale eiwitten tot de kleine en grote subeenheden, een proces dat grotendeels binnen de nucleolus is georganiseerd en wordt ondersteund door talrijke accessoire factoren en kleine nucleolaire RNA's. Atoomstructuren van de grote subeenheid onthulden dat de actieve plaats waar peptidebindingen worden gevormd, is opgebouwd uit rRNA, niet uit proteïne, dus het ribosoom is een ribozym en de katalytische kern ervan is het RNA zelf. De twee subeenheden werken vervolgens samen tijdens translatie, waarbij het rRNA de positionering en katalyse van tRNA coördineert. Dat rRNA-precursors zelf-splicing intronen kunnen bevatten, leverde vroeg bewijs dat RNA zijn eigen verwerkingschemie kan uitvoeren.

Clinical relevance

Defecten in ribosoombiogenese liggen ten grondslag aan een groep aandoeningen (ribosomopathieën), de nucleolus en rRNA-synthese worden bestudeerd in relatie tot celproliferatie en kanker, en rRNA is een belangrijk doelwit van antibiotica. Dit artikel presenteert die biologie als educatieve achtergrond en is geen basis voor individuele diagnose of behandeling.

History

Lang bediscussieerd als een door proteïne- of RNA-gekatalyseerde machine, werd het mechanisme van het ribosoom beslist toen structuren van de grote subeenheid op atoomresolutie alleen RNA op het peptidyltransferase centrum plaatsten, wat bevestigde dat rRNA de katalysator is. Dit bouwde voort op de eerdere erkenning van katalytisch RNA en herdefinieerde ribosoombiogenese als de constructie van een groot RNA-gebaseerd enzym.

Key figures

• Thomas Steitz
• Ada Yonath
• Venkatraman Ramakrishnan
• Harry Noller

Seminal works

• ban-2000
• nissen-2000
• kruger-1982

Frequently asked questions

Waarom wordt het ribosoom een ribozym genoemd?

Omdat het katalytische centrum, waar peptidebindingen worden gevormd, is opgebouwd uit ribosomaal RNA in plaats van proteïne, zodat het RNA zelf de reactie katalyseert.

Waar worden ribosomen in de cel geassembleerd?

Een groot deel van de ribosoombiogenese – rRNA-transcriptie, -processing en vroege assemblage met eiwitten – vindt plaats in de nucleolus voordat de subeenheden naar het cytoplasma worden geëxporteerd.