RNA Ribosome và Sinh tổng hợp Ribosome

RNA ribosome là trung tâm cấu trúc và xúc tác của ribosome, bộ máy dịch mã RNA thông tin thành protein. Không chỉ là một khung đỡ thụ động, rRNA tạo thành trung tâm xúc tác nối các axit amin, biến ribosome thành một ribozyme. Việc xây dựng một ribosome—sinh tổng hợp ribosome—đòi hỏi quá trình phiên mã, xử lý, biến đổi và gấp cuộn rRNA, sau đó lắp ráp nó với hàng chục protein.

Definition

RNA ribosome là thành phần RNA của ribosome cung cấp cả khung cấu trúc và hoạt tính xúc tác peptidyl-transferase của nó; sinh tổng hợp ribosome là quá trình phiên mã, xử lý, biến đổi và lắp ráp rRNA một cách phối hợp với các protein ribosome để tạo thành các tiểu đơn vị chức năng.

Scope

Chủ đề này bao gồm vai trò của rRNA như là cốt lõi của ribosome, hoạt tính xúc tác (peptidyl-transferase) mà nó cung cấp, và con đường sinh tổng hợp ribosome: phiên mã, xử lý và biến đổi rRNA, và lắp ráp các tiểu đơn vị nhỏ và lớn, phần lớn quá trình này được tổ chức trong nhân con. Đây là tài liệu tham khảo-giáo dục và không đưa ra hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Tại sao ribosome được coi là một ribozyme chứ không phải là một enzyme protein?
• RNA ribosome được phiên mã, xử lý và biến đổi như thế nào?
• Các tiểu đơn vị ribosome nhỏ và lớn được lắp ráp từ rRNA và protein như thế nào?
• Sản xuất ribosome được phối hợp với sự phát triển của tế bào như thế nào?

Key concepts

• RNA ribosome là lõi xúc tác
• Trung tâm peptidyl-transferase
• Các tiểu đơn vị ribosome nhỏ và lớn
• Phiên mã và xử lý rRNA
• Biến đổi hóa học rRNA
• Nhân con là nơi lắp ráp
• Sinh tổng hợp ribosome và sự phát triển tế bào

Key theories

Ribosome là một ribozyme

Các cấu trúc phân giải cao của tiểu đơn vị ribosome lớn cho thấy trung tâm peptidyl-transferase được cấu tạo từ RNA, không có protein tại vị trí xúc tác, khẳng định rằng chính rRNA xúc tác sự hình thành liên kết peptide.

Mechanisms

Hầu hết RNA ribosome được phiên mã dưới dạng một tiền chất dài, sau đó được cắt, tỉa và biến đổi hóa học ở nhiều vị trí, rồi gấp cuộn và lắp ráp với các protein ribosome thành các tiểu đơn vị nhỏ và lớn. Quá trình này chủ yếu được tổ chức trong nhân con và được hỗ trợ bởi nhiều yếu tố phụ trợ và các RNA nhân con nhỏ. Các cấu trúc nguyên tử của tiểu đơn vị lớn cho thấy vị trí hoạt động nơi các liên kết peptide hình thành được tạo thành từ rRNA, chứ không phải protein, do đó ribosome là một ribozyme và lõi xúc tác của nó chính là RNA. Hai tiểu đơn vị sau đó hoạt động cùng nhau trong quá trình dịch mã, với rRNA điều phối vị trí tRNA và xúc tác. Việc các tiền chất rRNA có thể chứa các intron tự cắt nối đã cung cấp bằng chứng ban đầu cho thấy RNA có thể thực hiện hóa học xử lý của riêng nó.

Clinical relevance

Các khiếm khuyết trong sinh tổng hợp ribosome là nguyên nhân cơ bản của một nhóm các rối loạn (bệnh lý ribosome), nhân con và quá trình tổng hợp rRNA được nghiên cứu liên quan đến sự tăng sinh tế bào và ung thư, và rRNA là một mục tiêu chính của kháng sinh. Mục này trình bày sinh học đó như một kiến thức nền tảng giáo dục và không phải là cơ sở cho chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

History

Từng được tranh luận là một bộ máy xúc tác bằng protein hay RNA, cơ chế của ribosome đã được xác định khi các cấu trúc phân giải nguyên tử của tiểu đơn vị lớn chỉ đặt RNA tại trung tâm peptidyl-transferase, xác nhận rằng rRNA là chất xúc tác. Điều này dựa trên sự công nhận trước đó về RNA xúc tác và định hình lại sinh tổng hợp ribosome như là việc xây dựng một enzyme lớn dựa trên RNA.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Tại sao ribosome được gọi là ribozyme?

Bởi vì trung tâm xúc tác của nó, nơi các liên kết peptide được hình thành, được tạo thành từ RNA ribosome chứ không phải protein, do đó chính RNA xúc tác phản ứng.

Ribosome được lắp ráp ở đâu trong tế bào?

Phần lớn quá trình sinh tổng hợp ribosome—phiên mã, xử lý rRNA và lắp ráp ban đầu với protein—diễn ra trong nhân con trước khi các tiểu đơn vị được xuất khẩu ra tế bào chất.