Contenuto
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Una descrizione di ribosomi
- La prevalenza dei ribosomi
- I ribosomi sono fabbriche proteiche
- Chi ha scoperto i ribosomi?
- La scoperta della struttura ribosomiale
- Che cos'è un ribozima?
- Classificare i ribosomi in base ai valori di Svedberg
- L'importanza della struttura del ribosoma
I ribosomi sono noti come i produttori di proteine di tutte le cellule. Le proteine controllano e costruiscono la vita.
Pertanto, i ribosomi sono essenziali per la vita. Nonostante la loro scoperta negli anni '50, ci vollero diversi decenni prima che gli scienziati chiarissero veramente la struttura dei ribosomi.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
I ribosomi, noti come le fabbriche proteiche di tutte le cellule, furono scoperti per la prima volta da George E. Palade. Tuttavia, la struttura dei ribosomi fu determinata decenni dopo da Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz e Venkatraman Ramakrishnan.
Una descrizione di ribosomi
I ribosomi prendono il nome dal "ribo" di acido ribonucleico (RNA) e "soma", che in latino significa "corpo".
Gli scienziati definiscono i ribosomi come una struttura trovata nelle cellule, chiamato uno dei numerosi sottogruppi cellulari più piccoli organelli. I ribosomi hanno due subunità, una grande e una piccola. Il nucleolo produce queste subunità, che si bloccano insieme. RNA ribosomiale e proteine (riboproteins) compongono un ribosoma.
Alcuni ribosomi galleggiano nel citoplasma della cellula, mentre altri si attaccano al reticolo endoplasmatico (ER). Viene chiamato il reticolo endoplasmatico tempestato di ribosomi reticolo endoplasmatico rugoso (RER); il reticolo endoplasmatico liscio (SER) non ha ribosomi collegati.
La prevalenza dei ribosomi
A seconda dell'organismo, una cellula può avere diverse migliaia o addirittura milioni di ribosomi. I ribosomi esistono sia nelle cellule procariotiche che in quelle eucariotiche. Possono anche essere trovati in batteri, mitocondri e cloroplasti. I ribosomi sono più diffusi nelle cellule che richiedono una sintesi proteica costante, come le cellule cerebrali o pancreatiche.
Alcuni ribosomi possono essere piuttosto massicci. Negli eucarioti, possono avere 80 proteine ed essere composti da diversi milioni di atomi. La loro porzione di RNA occupa più massa della loro porzione proteica.
I ribosomi sono fabbriche proteiche
I ribosomi prendono codoni, che sono una serie di tre nucleotidi, dall'RNA messaggero (mRNA). Un codone funge da modello dal DNA della cellula per produrre una determinata proteina. I ribosomi quindi traducono i codoni e li abbinano a un aminoacido di trasferire RNA (TRNA). Questo è noto come traduzione.
Il ribosoma ha tre siti di legame tRNA: un aminoacil sito di legame (un sito) per il fissaggio di aminoacidi, a peptidil sito (sito P) e un Uscita sito (sito E).
Dopo questo processo, l'amminoacido tradotto si basa su una catena proteica chiamata a polipeptide, fino a quando i ribosomi completano il loro lavoro di produzione di una proteina. Una volta che il polipeptide viene rilasciato nel citoplasma, diventa una proteina funzionale. Questo processo è il motivo per cui i ribosomi sono spesso definiti fabbriche proteiche. Le tre fasi della produzione di proteine sono chiamate iniziazione, allungamento e traduzione.
Questi ribosomi simili a quelli delle macchine funzionano rapidamente, confinando con 200 aminoacidi al minuto in alcuni casi; i procarioti possono aggiungere 20 amminoacidi al secondo. Le proteine complesse richiedono alcune ore per essere assemblate. I ribosomi producono la maggior parte dei circa 10 miliardi di proteine nelle cellule dei mammiferi.
Le proteine complete possono a loro volta subire ulteriori cambiamenti o pieghevoli; questo è chiamato modifica post-traduzionale. Negli eucarioti, il Apparato del Golgi completa la proteina prima che venga rilasciata. Una volta che i ribosomi finiscono il loro lavoro, le loro subunità vengono riciclate o smantellate.
Chi ha scoperto i ribosomi?
George E. Palade scoprì per la prima volta i ribosomi nel 1955. La descrizione ribosomiale di Palade li descriveva come particelle citoplasmatiche associate alla membrana del reticolo endoplasmatico. Palade e altri ricercatori hanno scoperto la funzione dei ribosomi, che era la sintesi proteica.
Francis Crick avrebbe continuato a formare il dogma centrale della biologia, che sintetizzava il processo di costruzione della vita come "il DNA produce l'RNA che produce proteine"
Mentre la forma generale è stata determinata utilizzando immagini al microscopio elettronico, ci vorranno diversi decenni per determinare la struttura effettiva dei ribosomi. Ciò è dovuto in gran parte alla dimensione relativamente immensa dei ribosomi, che ha inibito l'analisi della loro struttura in una forma cristallina.
La scoperta della struttura ribosomiale
Mentre Palade scoprì il ribosoma, altri scienziati ne determinarono la struttura. Tre scienziati separati hanno scoperto la struttura dei ribosomi: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan e Thomas A. Steitz. Questi tre scienziati sono stati premiati con il premio Nobel per la chimica nel 2009.
La scoperta della struttura ribosomiale tridimensionale avvenne nel 2000. Yonath, nato nel 1939, aprì le porte a questa rivelazione. Il suo lavoro iniziale su questo progetto è iniziato negli anni '80. Ha usato i microbi delle sorgenti calde per isolare i loro ribosomi, a causa della loro natura robusta in un ambiente duro. Era in grado di cristallizzare i ribosomi in modo che potessero essere analizzati tramite cristallografia a raggi X.
Ciò ha generato un modello di punti su un rivelatore in modo da poter rilevare le posizioni degli atomi ribosomiali. Yonath alla fine produsse cristalli di alta qualità usando la crio-cristallografia, il che significa che i cristalli ribosomiali furono congelati per evitare che si rompessero.
Gli scienziati hanno quindi cercato di chiarire l '"angolo di fase" per i modelli di punti. Con il miglioramento della tecnologia, i perfezionamenti della procedura hanno portato a dettagli a livello di singolo atomo. Steitz, nato nel 1940, fu in grado di scoprire quali fasi di reazione riguardavano quali atomi, alle connessioni degli aminoacidi. Ha trovato le informazioni sulla fase per l'unità più grande del ribosoma nel 1998.
Ramakrishan, nato nel 1952, a sua volta ha lavorato per risolvere la fase di diffrazione dei raggi X per una buona mappa molecolare. Ha trovato le informazioni sulla fase per la subunità più piccola del ribosoma.
Oggi, ulteriori progressi nella cristallografia ribosomiale completa hanno portato a una migliore risoluzione delle strutture complesse ribosomiali. Nel 2010, gli scienziati hanno cristallizzato con successo i ribosomi eucariotici 80S di Saccharomyces cerevisiae e siamo stati in grado di mappare la sua struttura a raggi X ("80S" è un tipo di categorizzazione chiamato valore di Svedberg; ne parleremo tra poco). Ciò a sua volta ha portato a maggiori informazioni sulla sintesi e sulla regolazione delle proteine.
I ribosomi degli organismi più piccoli hanno finora dimostrato di essere i più facili da lavorare per determinare la struttura del ribosoma. Questo perché i ribosomi stessi sono più piccoli e meno complessi. Sono necessarie ulteriori ricerche per aiutare a determinare le strutture dei ribosomi degli organismi superiori, come quelle nell'uomo. Gli scienziati sperano anche di saperne di più sulla struttura ribosomiale dei patogeni, per aiutare nella lotta contro le malattie.
Che cos'è un ribozima?
Il termine ribozyme si riferisce alla più grande delle due subunità di un ribosoma. Un ribozima funziona come un enzima, da cui il suo nome. Serve da catalizzatore nell'assemblaggio proteico.
Classificare i ribosomi in base ai valori di Svedberg
I valori di Svedberg (S) descrivono il tasso di sedimentazione in una centrifuga. Gli scienziati descrivono spesso le unità ribosomiali usando i valori di Svedberg. Ad esempio, i procarioti possiedono ribosomi 70S che sono composti da un'unità con 50S e una da 30S.
Questi non si sommano perché il tasso di sedimentazione ha più a che fare con le dimensioni e la forma rispetto al peso molecolare. Le cellule eucariotiche, invece, contengono ribosomi 80S.
L'importanza della struttura del ribosoma
I ribosomi sono essenziali per tutta la vita, poiché producono le proteine che assicurano la vita e i suoi mattoni. Alcune proteine essenziali per la vita umana includono emoglobina nei globuli rossi, insulina e anticorpi, tra molti altri.
Una volta che i ricercatori hanno svelato la struttura dei ribosomi, ha aperto nuove possibilità di esplorazione. Una di queste vie di esplorazione è per i nuovi farmaci antibiotici. Ad esempio, nuovi farmaci potrebbero arrestare la malattia prendendo di mira alcuni componenti strutturali dei ribosomi dei batteri.
Grazie alla struttura dei ribosomi scoperta da Yonath, Steitz e Ramakrishnan, i ricercatori ora conoscono posizioni precise tra gli aminoacidi e le posizioni in cui le proteine lasciano i ribosomi. L'azzeramento sul luogo in cui gli antibiotici si attaccano ai ribosomi apre una precisione molto più elevata nell'azione farmacologica.
Ciò è cruciale in un'epoca in cui gli antibiotici precedentemente forti hanno incontrato ceppi di batteri resistenti agli antibiotici. La scoperta della struttura ribosomiale è quindi di grande importanza per la medicina.