2.4D: Ribosomit

Ribosomaalisten alayksiköiden tiheys

Ribosomit koostuvat kahdesta alayksiköstä, jotka kokoontuvat yhteen kääntämään sanansaattaja-RNA:ta (mRNA) polypeptideiksi ja proteiineiksi translaation aikana, ja niitä kuvataan tyypillisesti niiden tiheyden avulla. Tiheys on molekyylin tai hiukkasen massa jaettuna sen tilavuudella, ja se mitataan Svedbergin (S) -yksiköissä, tiheysyksikkö, joka vastaa suhteellista sedimentaationopeutta ultranopean sentrifugoinnin aikana. Mitä suurempi S-arvo on, sitä tiheämpi hiukkanen on.

Ribosomaaliset alayksiköt koostuvat ribosomaalisesta RNA:sta (rRNA) ja proteiineista. Ribosomaaliset alayksiköt, joilla on eri S-arvot, koostuvat erilaisista rRNA-molekyyleistä sekä erilaisista proteiineista. Muista, että RNA on ribonukleotidien polymeeri, joka sisältää typpiemästä adeniinia, urasiilia, guaniinia tai sytosiinia. Eri rRNA-molekyylit ovat eripituisia, ja näiden ribonukleotidiemästen järjestys on erilainen. Koska rRNA on yksisäikeinen, monet rRNA:n nukleotidiemäkset ovat mukana säikeen sisäisissä vetysidoksissa, ja tämä antaa rRNA-molekyylille sen erityisen muodon (ks. kuva \(\PageIndex{1}\)). Muoto puolestaan auttaa määrittämään sen toiminnan – aivan kuten proteiinin aminohappojen väliset vuorovaikutukset määrittävät proteiinin muodon ja toiminnan (ks. kuva \(\PageIndex{2}\)).

Kuvitus 16S rRNA:sta Escherichia coli -bakteerissa

Kuvitus 16S rRNA:sta

Kuvitus katalaasientsyymistä

Prokaryoottiset ribosomit koostuvat esimerkiksi kahdesta alayksiköstä, joiden tiheydet ovat 50S ja 30S. 30S-alayksikkö sisältää 1540 nukleotidin pituista 16S-rRNA:ta ja 21 proteiinia. 50S-alayksikkö sisältää 120 nukleotidin pituista 5S-rRNA:ta, 2900 nukleotidin pituista 23S-rRNA:ta ja 31 proteiinia. Nämä kaksi alayksikköä yhdistyvät proteiinisynteesin aikana muodostaen täydellisen 70S-ribosomin.

Eukaryoottisten ribosomaalisten alayksiköiden tiheydet ovat 60S ja 40S, koska ne sisältävät erilaisia rRNA-molekyylejä ja proteiineja kuin prokaryoottiset ribosomaaliset alayksiköt. Useimmissa eukaryooteissa 40S-alayksikkö sisältää 18S rRNA:n 1900 nukleotidin pituisena ja noin 33 proteiinia; 60S-alayksikkö sisältää 5S rRNA:n 120 nukleotidin pituisena, 5,8S rRNA:n 160 nukleotidin pituisena, 28S rRNA:n 4700 nukleotidin pituisena ja noin 49 proteiinia. Nämä kaksi alayksikköä yhdistyvät proteiinisynteesin aikana muodostaen täydellisen 80S-ribosomin, jonka halkaisija on noin 25 nm.

Tämän spesifisten rRNA:iden ja proteiinien eron ja siitä johtuvan ”muodon” vuoksi on olemassa lääkkeitä, jotka pystyvät sitoutumaan joko prokaryoottisen ribosomin 30S- tai 50S-ribosomaaliseen alayksikköön ja sen jälkeen estämään sen toiminnan, mutta eivät pysty sitoutumaan eukaryoottisen ribosomin vastaavaan 40S- tai 60S-ribosomialayksikköön.