Ribosoom

Ribosoom "Valkude süntees" tähistab ribonukleiinhappe kompleksi erinevate valkudega. Seal toimub valkude süntees vastavalt nukleotiidijärjestusele, mis on DNA-s talletatud polüpeptiidahelaks translatsiooni teel.

Mis on ribosoom?

Ribosoomid koosnevad rRNA-st ja mitmesugustest struktuurvalkudest. RRNA (ribosoomi RNA) transkribeeritakse DNA-s. On olemas geenid ribosomaalse RNA sünteesiks rDNA kujul. RDNA ei transkribeerita valkudeks, vaid ainult ribosoomi RNA-ks.

RRNA toimib ribosoomide põhilisena.Seal katalüüsib see mRNA geneetilise teabe translatsiooni valkudeks. Ribosoomides olevad valgud ei ole kovalentselt seotud rRNA-ga. Nad hoiavad koos ribosoomi struktuuri, samas kui valkude sünteesi tegelikku katalüüsi viib läbi rRNA. Ribosoomid koosnevad kahest alaühikust, mis koondatakse ribosoomiks ainult valkude sünteesi käigus. Nende ehitusplokid sünteesitakse rakutuumas oleval DNA-l.

Siin toodetakse nii rRNA kui ka valgud, mis ühendavad rakutuumas kaks alaühikut. Nad jõuavad tsütoplasmasse tuumapooride kaudu. Eukarüootses rakus on sõltuvalt valkude sünteesi aktiivsusest 100 000 kuni 10 000 000 ribosoomi. Väga aktiivse valkude sünteesiga rakkudes on rohkem ribosoome kui väiksema aktiivsusega rakus. Lisaks tsütoplasmale esinevad ribosoome ka mitokondrites või taimede kloroplastides.

Anatoomia ja struktuur

Nagu juba mainitud, koosnevad ribosoomid rRNA-st ja struktuurvalkudest, mis vastutavad struktuuri õige paigutuse ja ühtekuuluvuse eest. Pärast tuumas sünteesimist moodustuvad kaks alaühikut, mis valgu sünteesi käigus saavad kokku ainult mRNA-ga kokkupuutel ribosoomi moodustamiseks.

Pärast valgu biosünteesi lõppu laguneb vastav ribosoom uuesti oma alaühikuteks. Imetajates koosneb väike subühik 33 valgust ja ühest rRNA-st ning suur alaühik koosneb 49 valgust ja kolmest rRNA-st. Kokkupuutel mRNA-ga, mis kannab teatud valgu DNA geneetilist teavet, ühendavad kaks alaühikut tegeliku ribosoomi ja valkude süntees võib alata.

Ribosoomi valgud asuvad rohkem servas. Ribosoomid võivad tsütoplasmas vabalt eksisteerida või endoplasmaatilises retikulumis membraaniga seotud. Seda tehes vahetuvad nad pidevalt vaba ja membraaniga seotud oleku vahel. Vaba tsütoplasma ribosoomid toodavad valke, mis peaksid sisenema ka rakuplasmasse. Valgud moodustuvad endoplasmaatilises retikulumis ja sisenevad seejärel kotranslatsioonilise valgukandja kaudu ER luumenisse. Tavaliselt on need valgud, mis moodustuvad sekretsiooni moodustavates rakkudes nagu kõhunääre.

Funktsioon ja ülesanded

Ribosoomide ülesandeks on valkude biosünteesi katalüüsimine. Valkude tegelikku geneetilist teavet kannab mRNA, mis transkribeeritakse DNA-le. Pärast tuumast lahkumist seostub see kohe valkude sünteesiks ribosoomiga. Kaks alamühikut on kokku pandud.

Lisaks sellele transporditakse tRNA abil üksikud aminohapped tsütoplasmast ribosoomidesse. Seal on kolm tRNA sidumissaiti. See on aminoatsüül (A), peptidüül (P) ja väljumiskoht (E). Valgu sünteesi alguses hõivab aminohapetega koormatud tRNA kaks positsiooni, A- ja P-positsiooni. Seda olekut nimetatakse enne tõlkimist. Pärast kahe aminohappe vahelise peptiidsideme moodustumist toimub translatsioonijärgne olek, kus A-sait saab E-saidiks ja P-sait muutub A-saidiks ning uus tRNA, mis dokib kolm nukleotiidi edasi uude P-saiti.

Endine P-saidi tRNA, vabastatud oma aminohappest, suunatakse nüüd ribosoomist välja. Seisundid võnguvad valgusünteesi ajal pidevalt. Iga muudatuse jaoks on vaja suurt aktiveerimisenergiat. Üksikud tRNA molekulid dokivad mRNA vastavale komplementaarsele koodonile. Valgu süntees toimub ribosoomi kahe alaühiku vahel tunnelikujulises struktuuris. Tegelikku biosünteesi kontrollib ribosoomi suur alaühik.

Väike subühik kontrollib rRNA funktsiooni. Kuna süntees toimub omamoodi tunnelis, on lõpetamata valguahelad kaitstud paranemisensüümide lagunemise eest. Sellisel kujul tunnistatakse need valgud tsütoplasmas defektseks ja lagunevad kohe. Kui valkude süntees on lõppenud, laguneb ribosoom alamühikuteks.

Haigused

Valgu sünteesi häire võib põhjustada tõsiseid terviseprobleeme. Selle protsessi korrapärane jada on elutoimingute jaoks hädavajalik. Siiski on mõned mutatsioonid, mis mõjutavad struktuurvalke või mRNA-d.

Haigust, mille põhjustajaks kahtlustatakse ribosomaalsete valkude mutatsioone, nimetatakse teemandi mustanahaliste aneemiaks. Diamond Blackfani aneemia on väga harv verehaigus, mille puhul on häiritud punaste vereliblede süntees. Areneb aneemia, mis takistab elundite piisavat varustamist hapnikuga. Ravi koosneb elukestvast vereülekandest. On ka muid füüsilisi väärarenguid.

Ühe teooria kohaselt peaks ribosomaalsete valkude talitlushäire suurendama erütrotsüütide eellasrakkude apoptoosi ja põhjustama aneemiat. Enamik mutatsioone toimub spontaanselt. Sündroomi pärilikkust saab tõestada ainult 15 protsendil kõigist juhtudest.