Cấu trúc và chức năng của Ribosome

Bộ máy ribonucleoprotein hai tiểu đơn vị giải mã RNA thông tin và hình thành liên kết peptide — một ribozyme cốt lõi trong mọi tế bào.

Definition

Ribosome là phức hợp ribonucleoprotein lớn gồm hai tiểu đơn vị thực hiện quá trình dịch mã, cung cấp các vị trí giải mã codon mRNA đối chiếu với anticodon tRNA và trung tâm xúc tác nối các axit amin thành một chuỗi polypeptide.

Scope

Chủ đề này bao gồm kiến trúc của ribosome và cách cấu trúc đó thực hiện quá trình dịch mã. Nó đề cập đến các tiểu đơn vị lớn và nhỏ, thành phần RNA ribosome và protein của chúng, các vị trí gắn tRNA A, P và E, trung tâm giải mã và trung tâm peptidyl transferase. Nó xác định ribosome là một chất xúc tác dựa trên RNA; các cơ chế từng bước của quá trình khởi đầu, kéo dài và kết thúc được xử lý trong một chủ đề đi kèm.

Core questions

• Hai tiểu đơn vị ribosome được tạo thành từ gì và mỗi tiểu đơn vị làm gì?
• mRNA và tRNA gắn vào đâu trên ribosome?
• Ribosome đảm bảo rằng tRNA chính xác được chọn như thế nào?
• Phần nào của ribosome xúc tác hình thành liên kết peptide?

Key theories

Ribosome là một ribozyme

Sự hình thành liên kết peptide được xúc tác bởi RNA ribosome chứ không phải protein, biến ribosome thành một enzyme RNA và ủng hộ ý tưởng rằng xúc tác dựa trên RNA đã có trước các enzyme protein.

Sự phân vùng chức năng của các vị trí

Giải mã xảy ra ở tiểu đơn vị nhỏ trong khi xúc tác xảy ra ở tiểu đơn vị lớn, và các vị trí A, P và E tổ chức sự đi vào, giữ peptidyl và đi ra của tRNA khi ribosome di chuyển dọc theo thông điệp.

Mechanisms

Tiểu đơn vị nhỏ gắn mRNA và chứa trung tâm giải mã, nơi sự bắt cặp codon–anticodon được giám sát để chỉ những aminoacyl-tRNA được ghép nối chính xác mới được chấp nhận. Tiểu đơn vị lớn chứa trung tâm peptidyl transferase, được hình thành từ RNA ribosome, xúc tác hình thành liên kết peptide, và đường hầm thoát nơi chuỗi mới sinh đi ra. Các RNA vận chuyển di chuyển qua các vị trí A (aminoacyl), P (peptidyl) và E (exit) khi ribosome dịch chuyển từng codon một, phối hợp giải mã với hình thành liên kết.

Clinical relevance

Sự khác biệt về cấu trúc giữa ribosome của vi khuẩn và ribosome của sinh vật nhân chuẩn được nhiều loại kháng sinh quan trọng trong lâm sàng khai thác, và các khiếm khuyết ribosome gây ra một nhóm rối loạn; được đưa ra như ý nghĩa, không phải hướng dẫn lâm sàng.

History

Nhiều thập kỷ hóa sinh đã xác định các tiểu đơn vị và thành phần RNA của ribosome; các cấu trúc tinh thể độ phân giải cao vào khoảng năm 2000 đã tiết lộ kiến trúc nguyên tử và cho thấy trung tâm xúc tác là RNA, công trình được công nhận bởi Giải Nobel Hóa học năm 2009.

Key figures

• Ada Yonath
• Venkatraman Ramakrishnan
• Thomas Steitz

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

Tại sao ribosome được gọi là ribozyme?

Bởi vì trung tâm xúc tác của nó, nơi hình thành liên kết peptide, được tạo thành từ RNA ribosome chứ không phải protein, do đó một phân tử RNA thực hiện quá trình xúc tác.

Các vị trí A, P và E là gì?

Ba vị trí gắn tRNA trên ribosome: vị trí A chấp nhận aminoacyl-tRNA đến, vị trí P giữ chuỗi peptide đang phát triển và vị trí E là nơi tRNA đã sử dụng thoát ra.