4.8: Rybosomy

Rybosomy tłumaczą informację genetyczną zakodowaną przez informacyjny RNA (mRNA) na białka. Zarówno komórki prokariotyczne, jak i eukariotyczne mają rybosomy. Komórki syntetyzujące duże ilości białka — takie jak komórki wydzielnicze ludzkiej trzustki — mogą zawierać miliony rybosomów.

Struktura i montaż rybosomów

Rybosomy składają się z rybosomalnego RNA (rRNA) i białek. U eukariontów rRNA ulega transkrypcji z genów znajdujących się w jąderku — części jądra specjalizującej się w produkcji rybosomów. W jąderku rRNA łączy się z białkami importowanymi z cytoplazmy. Zespół wytwarza dwie podjednostki rybosomu — dużą i małą podjednostkę. Podjednostki te następnie opuszczają jądro przez pory w otoczce jądrowej. Na początku translacji mRNA wiąże się z miejscem na małej podjednostce, a następnie rekrutowana jest również duża podjednostka. Na tym etapie powstaje funkcjonalny rybosom.

Rybosomy mogą gromadzić się w cytozolu — zwane wolnymi rybosomami — lub po przyłączeniu do zewnętrznej strony otoczki jądrowej lub retikulum endoplazmatycznego — zwane rybosomami związanymi. Ogólnie rzecz biorąc, wolne rybosomy syntetyzują białka wykorzystywane w cytoplazmie, podczas gdy związane rybosomy syntetyzują białka, które są wstawiane do błon, pakowane do organelli lub wydzielane z komórki.

Synteza białek

Rybosomy syntetyzują białka, łącząc mRNA i przenoszący RNA (tRNA). Wyspecjalizowane nukleotydy tRNA, zwane pętlą antykodonową, wiążą się z kodonem mRNA. Na drugim końcu tRNA znajduje się aminokwas. W ten sposób kod genetyczny z mRNA ulega translacji na łańcuch aminokwasów, po jednym kodonie na raz. Kiedy mRNA wiąże się z małą podjednostką rybosomu, tRNA wiąże się z jednym z trzech miejsc wiązania na dużej podjednostce rybosomu. Miejsca wiązania nazywane są miejscami A (aminoacylo-tRNA), P (peptydylo-tRNA) i E (wyjściem). W miarę translacji mRNA w miejscu A dodawane są nowe tRNA; przenoszą się do miejsca P i są uwalniane w miejscu E. Rybosomy katalizują tworzenie wiązań peptydowych pomiędzy sąsiadującymi aminokwasami, w wyniku czego powstaje polipeptyd. Rosnący łańcuch polipeptydowy przechodzi przez tunel wyjściowy w dużej podjednostce. Po zakończeniu syntezy białka podjednostki rybosomów ulegają dysocjacji.

Rybosomy eukariotyczne to struktury syntetyzujące białka utworzone wewnątrz jąderka. Rybosom 80S dzieli się na duże i małe podjednostki.

Duża podjednostka, zwana rybosomem 60S, składa się z 28S, 5,8S i 5S rRNA oraz 49 białek. Mniejsza podjednostka, rybosom 40S, składa się z 18S rRNA i 33 białek.

Obie podjednostki są eksportowane z jądra przez pory jądrowe. Łączą się w celu syntezy białek albo unosząc się w cytoplazmie, albo po przyczepieniu do zewnętrznej otoczki jądrowej lub szorstkiej retikulum endoplazmatycznej.

Miejsce wiązania mRNA leży w małej podjednostce rybosomalnej. Trzy miejsca wiązania tRNA, E, P i A, powstają na granicy obu podjednostek rybosomalnych.

W tym przypadku tRNA inicjatora umieszcza się w miejscu P lub peptydylu, nowe tRNA są odbierane w miejscu A lub aminoacylowym, a puste tRNA są uwalniane z miejsca E lub wyjściowego.

rRNA w dużej podjednostce katalizuje również tworzenie wiązań peptydowych między aminokwasami.