mini|desno|300px|Organizacija tipične eukariotske ćelije. 1. Jedarce. 2. Jedro. 3. Ribosomi. 4. Vezikula. 5. Hrapavi endoplazmatski retikulum. 6. Golđijev aparat. 7. Mikrotubula. 8. Glatki endoplazmatski retikulum. 9. Mitohondrija. 10. Lizozom. 11. Citoplazma. 12. Mikrotijela. 13. Centriole Ribosomi su velika i složena molekulska mašina koja katalizira sintezu proteina, poznatih kao translacija. Ribosom odabira aminoacilirane transferne RNK (tRNK), na osnovu sekvence proteina koji kodira informacijsku RNK (iRNK) i kovalentno povezuje aminokiseline u polipeptidni lanac.
Ribosomi svih organizama dijele visoko konzervirani katalitski centar. Međutim, ribosomi eukariota (životinja, biljaka, gljiva i velikog broja jednoćelijskih organizama, svi sa nukldoeusom) su mnogo veći od prokariotskih (bakterijskihl a arhejski) ribosomi i podložni složenijoj regulaciji i putevima biogeneze. Eukariotski ribosomi su također poznati kao 80S ribosomi, što se odnosi na njihove koeficijente sedimentacije u Svedberg jedinicama, jer se sedimentiraju brže od prokariotskih (70S) ribosoma. Eukariotski ribosomi imaju dvije nejednake podjedinice, označene kao mala podjedinica (40S) i velika podjedinica (60S) prema njihovim koeficijentima sedimentacije. Obje podjedinice sadrže desetine ribosomskih proteina raspoređenih na skeli sastavljenoj od ribosomska RNK (rRNK). Mala podjedinica prati komplementarnost između antikodona tRNK i iRNK, dok velika podjedinica katalizira formiranje peptidne veze.
Sastav U poređenju sa svojim prokariotskim homolozima, mnogi eukariotski ribosomski proteini su uvećani insercijama ili ekstenzijama u konzervirano jezgro. Nadalje, nekoliko dodatnih proteina nalazi se u malim i velikim podjedinicama eukariotskih ribosoma, koje nemaju prokariotske homologe ribosomske RNK (skraćeno 18S rRNK), koja je homologna prokariotskoj 16S rRNK. Podjedinica 60S sadrži 28S rRNK, koja je homologna prokariotskoj 23S ribosomskoj RNK. Osim toga, sadrži 5.8S rRNK koja odgovara 5' kraju 23S rRNK i kratku 5S rRNK.
I 18S i 28S imaju višestruke insercije u nabor jezgra rRNK svojih prokariotskih pandana, koje se nazivaju ekspanzijski segmenti. Za detaljan popis proteina, uključujući arhejske i bakterijske homologe, molimo pogledajte odvojene članke o podjedinicama 40S i 60S. Nedavna istraživanja ukazuju na heterogenost u sastavu ribosoma, tj. da stehiometrija među osnovnim ribosomskim proteinima u divljim vrstama kvašćevih ćelija i embrionskim matičnim ćelijama zavisi i od uslova rasta i od broja ribosoma vezanih po iRNK. EukariotskiValues are based on the ribosomes of Tetrahymena thermophila (PDB: 4V8P) and Thermus thermophilus (PDB: 4V5D). The exact size, weight and number of proteins varies from organism to organism. Bakterijski Ribosom Koeficijent sedimentacije 80 S 70 S Molekularna masa ~3,2 miliona Da ~2,0 miliona Da Prečnik ~250–300 Å ~200 Å Velika podjedinica Koeficijent sedimentacije 60 S 50 S Molekularna masa ~2,0 miliona Da ~1,3 miliona Da Proteini 46 33rRNK25/28 S rRNA (3354 nukleotida) 5 S rRNK (120 nukleotida) 5,8 S rRNK (154 nukleotida) 23S rRNK (2839 nukleotida) 5S rRNK (122 nukleotida) Mala podjedinica Koeficijent sedimentacije 40 S 30 S Molekularna masa ~1,2 miliona Da ~0,7 miliona Da Proteini 33 20 rRNK18S rRNK (1753 nukleotida)16S rRNK (1504 nukleotida)
Određivanje strukture Početne strukture eukariotskih ribosoma određene su elektronskom mikroskopijom. Prve 3D strukture dobijene su pri rezoluciji od 30–40 Å za kvasac i sisarske ribosome. Strukture veće rezolucije ribosoma kvasca pomoću krioelektronske mikroskopije omogućile su identifikaciju strukturnih elemenata proteina i RNK. Zatim su dobijene strukture sa subnanometarskom rezolucijom za komplekse ribosoma i faktora uključenih u translaciju.
Nakon određivanja prve bakterijsle i archejske ribosomske strukture pri atomskoj rezoluciji 1990-ih, trebalo je još jedno desetljeće dok 2011. godine nisu dobivene strukture visoke rezolucije eukariotskih ribosoma pomoću rendgenske kristalografije, uglavnom zbog poteškoća u dobivanju kristala dovoljnog kvaliteta. Kompletna struktura eukariotske 40S ribosomske strukture kod Tetrahymena thermophila je objavljena i opisana, kao i mnogo toga o interakciji 40S podjedinice sa eIF1 tokom inicijacije translacije. Struktura eukariotske 60S podjedinice je također određena iz T. thermophila u kompleksu sa eIF6. Kompletna struktura eukariotske 80S ribosomske strukture iz kvasca Saccharomyces cerevisiae je dobijena kristalografijom pri rezoluciji od 3,0 Å. Ove strukture otkrivaju preciznu arhitekturu eukariotski specifičnih elemenata, njihovu interakciju sa univerzalno konzerviranim jedrom i sve eukariotski specifične mostove između dvije ribosomske podjedinice.
Atomske koordinate (PDB datoteke) i faktor strukture eukariotskog ribosoma su deponovani u Banku podataka o proteinima (PDB) pod sljedećim pristupnim kodovima: KompleksIzvorni organizamRezolucijaPDB identifikatorZbog ograničenja veličine, strukture ribosoma su često podijeljene u nekoliko koordinatnih datoteka 80S:Stm1 S. cerevisiae 3,0 Å3U5B na www.PDB.org 3U5C na www.PDB.org 3U5D na www.PDB.org 3U5E na www.PDB.org 40S:eIF1 T. thermophila 3,9 Å2XZM na www.PDB.org 60S:eIF6 T. thermophila 3,5 Å4A17 na www.PDB.org 4A19 na www.PDB.org
Struktuta i funkcija mini|desno|300px|Ribosom u toku translacije Ribosom je organela koja se nalazi u ćelijskoj citoplazmi. Sastoji se od bjelančevina i RNK. U njemu se7nmsintetiziraju bjelančevine, tj. prevodi genetička uputa koja (iz jedro|jedra]] dolazi u obliku glasničke RNK (iRNK). U ribosomima se genetička šifra, koja je zapisana redoslijedom nukleotida prevodi na jezik aminokiselina - strukturnih sastavnica polipeptidnih lanaca. Ribosomi sadrže dvije subjedinice: veliku (50S) i malu (30S). Ribosomi prokariotskih i eukariotskih organizama se međusobno razlikuju po dimenzijama i drugim svojstvima; u prokariota su manji od onih u eukariota. Subjedinica S predstavlja koeficijent sedimentacije tokom centrifugiranja. Ribosomi eukariota su 80S i široki su oko 22 nanometara. Ribosomi koji se nalaze u citoplazmičnom matriksu sintiziraju strukturne proteine matične ćelije, dok ribosomi koji su zakačeni za plazmatičnu membranu sintetiziraju proteine koji se, nakon sinteze, transportiraju van ćelije. Ako se nalaze na površini endoplazmatskog retikuluma, nazivaju se hrapavim ili granuliranim. Oblik svakog novog sintetiziranog proteina zavisi od sekvence aminokiselina. Posebni proteini, zvani molekularni pratioci (šaperoni) pomažu pri savijanju i uvijanju polinukleotidnog lanca koji se sastoji od velikog broja aminokiselina. To uvijanje i savijanje ("smatanje") lanca određuje oblik proteina. Oni se označavaju kao 70S ribosomi. Prečnik im je oko 14-20 nanometara, a molekularna masa oko 2.7 miliona.Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, .Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, .Hadžiselimović R., Pojskić N. (2005): Uvod u humanu imunogenetiku. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, .Berberović LJ., Hadžiselimović R. (1986): Rječnik genetike. Svjetlost, Sarajevo, .Hadžiselimović R. (2005): Bioantropologija – Biodiverzitet recentnog čovjeka. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, .
Proces sinteze proteina u ribosomima počinje kada se oni nakače na molekul informacione RNK (iRNK). Ako se na jedan molekul iRNK zakači veći broj ribosoma onda se obrazuju poliribosomi (polisomi). Subjedinice ribosoma Podaci o obliku i veličini ribosoma i njegovih subjedinica dobijeni su elektronskim mikroskopom. Oblik prokariotskih i eukariotskih ribosoma je veoma sličan. Kod prokariota mala subjedinica je spljoštena, izdužena i nesimetrična i podeljena je udubljenjem na glavu i telo, a velika se sastoji iz loptastog tijela na kome su jasno izražena tri ispupčenja (produžetka). Ulogu u sintezi proteina i povezivanju aminiokiselina u polipeptidni lanac ribosomi obavljaju samo ako su njihove subjedinice udružene i, istovremeno, ujedinjene sa molekulom informacione RNK (iRNK). Subjedinice se povezuju tako što se ostvaruje kontakt između udubljenja na maloj i centralnog produžetka na velikoj subjedinici. Pri ovakvom kontaktu obrazuje se slobodan prostor u vidu tunela kroz koji prolazi iRNK (informaciona RNK) za vreme translacije (prevođenje redoslijeda nukleotida iRNK u redoslijed aminokiselina u proteinu). Veći broj ribosoma može da se poveže jednim molekulom iRNK i tada se obrazuje struktura nazvana poliribosom (polizom). Kod eukariota se velike subjedinice unekoliko razlikuju od eukariotskih, mada treba napomenuti da detaljna struktura eukariotskih ribosoma još nije usvojena iako se smatra da je veoma slična prokariotskoj.
Dva veoma značajna mjesta su ona za koja se vezuju transportne RNK (tRNK), to su P mjesto (peptidil mjesto) i A mjesto (aminoacil tRNK mjesto). P mjesto je ono za koje se vezuje peptidiltRNK (tRNK koja nosi rastući polipeptidni lanac), a za A mjesto se vezuje aminoaciltRNK (tRNK koja nosi aktiviranu aminokiselinu)Korostelev A. A.(2011): Structural aspects of translation termination on the ribosome. RNA (New York, N.Y.) 17 (8): 1409–21.Benne R., Sloof P. (1987). "Evolution of the mitochondrial protein synthetic machinery. BioSystems 21 (1): 51–68.Rodnina M. V., Beringer M., Wintermeyer W. (2007): How ribosomes make peptide bonds". Trends Biochem. Sci. 32 (1): 20–6.DOI:10.1016/j.tibs.2006.11.007. PMID 17157507. Cech T. (2000): Structural biology. The ribosome is a ribozyme. Science 289 (5481): 878–9. DOI:10.1126/science.289.5481.878. PMID 10960319.Palade G. E.(1955). A small particulate component of the cytoplasm. J Biophys Biochem Cytol 1 (1): 59–68. PMC 2223592. PMID 14381428.. Roberts, R. B., Ed. (1958): Introduction in Microsomal Particles and Protein Synthesis. New York: Pergamon Press, Inc.Schluenzen F, Tocilj A, Zarivach R, Harms J, Gluehmann M, Janell D, Bashan A, Bartels H, Agmon I, Franceschi F, Yonath A (2000). Structure of functionally activated small ribosomal subunit at 3.3 Å resolution. Cell 102 (5): 615–23. DOI:10.1016/S0092-8674(00)00084-2. PMID 11007480. .
Transportna RNK ribosomima prinosi aminokiseline, koje se, u skladu sa redosledom zapisanim na iRNK, međusobno povezuju u polipeptidni lanac. Pošto su molekuli tRNK relativno veliki u odnosu na ribosom, pretpostavlja se da ta mjesta nisu negdje u unutrašnjosti ribosoma, već su na njegovoj površini, u vidu udubljenja. U A i P mjestu tRNK su tako smještene da su svojim antikodonima sparene sa naspramnim, komplementarnim kodonima u iRNK. Ova dva mjesta su u neposrednoj blizini što omogućava da se dvije tRNK svojim antikodonima vežu za susedne kodone iRNK, a istovremeno i da se dvije amnokiseline približe dovoljno da bi se između njih obrazovala peptidna veza. Pored A i P mjesta, na ribosomima postoji još jedno mjesto, tzv. E mjesto (od engl. exit), za koje se privremeno vezuje ona tRNK koja u određenoj fazi biosinteze napušta ribosom.
Također pogledajte Ćelija (biologija) Bjelančevina DNK RNK
Reference
Vanjski linkovi
http://www.pdb.org/pdb/static.do?p=education_discussion/molecule_of_the_month/pdb10_1.html BioNet škola
Kategorija:Ribosomi Kategorija:Ribozimi Kategorija:Biosinteza bjelančevina