2.4D: リボソーム

リボソームサブユニットの密度

リボソームは2つのサブユニットから成り、メッセンジャーRNA（mRNA）を翻訳する際に一緒になってポリペプチドとタンパク質に翻訳し、一般的にはその密度で説明されます。 密度とは分子や粒子の質量を体積で割ったもので、超高速遠心分離時の相対的な沈降速度に相当する密度単位であるスベドベルグ（S）単位で測定される。 S値が大きいほど、粒子の密度が高い。

リボソームサブユニットは、リボソームRNA（rRNA）とタンパク質で構成されている。 S値が異なるリボソームサブユニットは、異なる分子のrRNAと、異なるタンパク質で構成されています。 RNAはアデニン、ウラシル、グアニン、シトシンのいずれかの窒素塩基を含むリボヌクレオチドのポリマーであることを思い出してください。 rRNAの分子によって長さが異なり、これらのリボヌクレオチド塩基の順番も異なる。 rRNAは一本鎖であるため、多くのヌクレオチド塩基が鎖内水素結合を形成しており、これがrRNA分子に特異的な形状を与えています (図参照)。 これは、タンパク質のアミノ酸間の相互作用が、そのタンパク質の形と機能を決定するのと同じです（図参照）。

大腸菌の16S rRNAのイラスト

16SrRNAのアニメーション

カタラーゼという酵素のイラスト

例えば原核生物のリボソームは50Sと30Sの密度を持つ二つのサブユニットで構成されています。 30Sサブユニットには長さ1540ヌクレオチドの16S rRNAと21個のタンパク質、50Sサブユニットには長さ120ヌクレオチドの5S rRNAと長さ2900ヌクレオチドの23S rRNAと31個のタンパク質が含まれている。 この2つのサブユニットがタンパク質合成時に結合して、完全な70Sリボソームを形成する。

真核生物のリボソームサブユニットは、原核生物のリボソームサブユニットとは異なるrRNA分子とタンパク質を含むため、60Sと40Sの密度がある。 多くの真核生物では、40Sサブユニットには長さ1900ヌクレオチドの18S rRNAと約33個のタンパク質、60Sサブユニットには長さ120ヌクレオチドの5S rRNA、160ヌクレオチドの5.8S rRNA、4700ヌクレオチドの28S rRNA、そして約49個のタンパク質が含まれています。 この2つのサブユニットはタンパク質合成時に結合し、直径約25nmの完全な80Sリボソームを形成する。

特定のrRNAとタンパク質がこのように異なるため、原核生物のリボソームの30Sまたは50Sサブユニットに結合してその機能を阻害できる薬があるが、真核生物のリボソームの同等の40Sまたは60Sサブユニットに結合することは不可能である。