2.4D: Ribosomen

De dichtheid van Ribosomale subeenheden

Ribosomen bestaan uit twee subeenheden die samenkomen om boodschapper-RNA (mRNA) te vertalen in polypeptiden en eiwitten tijdens de translatie en worden meestal beschreven in termen van hun dichtheid. De dichtheid is de massa van een molecuul of deeltje gedeeld door zijn volume en wordt gemeten in Svedberg (S)-eenheden, een eenheid van dichtheid die overeenkomt met de relatieve sedimentatiesnelheid tijdens centrifugeren met ultrahoge snelheid. Hoe groter de S-waarde, hoe dichter het deeltje.

Ribosomale subeenheden zijn samengesteld uit ribosomaal RNA (rRNA) en eiwitten. Ribosomale subeenheden met verschillende S-waarden zijn samengesteld uit verschillende moleculen rRNA, alsmede verschillende eiwitten. RNA is een polymeer van ribonucleotiden met de stikstofhoudende base adenine, uracil, guanine of cytosine. Verschillende moleculen van rRNA zijn van verschillende lengte en hebben een verschillende volgorde van deze ribonucleotidebasen. Omdat rRNA enkelstrengs is, zijn veel van de rRNA-nucleotidebasen betrokken bij intrastrengs waterstofbruggen en dit geeft het rRNA-molecuul zijn specifieke vorm (zie figuur {{PageIndex{1}}). De vorm bepaalt op zijn beurt mede de functie – net zoals de interacties tussen aminozuren in een eiwit de vorm en functie van dat eiwit bepalen (zie Figuur 1).

Illustratie van een 16S rRNA in Escherichia coli

Animatie van een 16S rRNA

Illustratie van het enzym catalase

Prokaryotische ribosomen, bijvoorbeeld, bestaan uit twee subeenheden met dichtheden van 50S en 30S. De 30S-subeenheid bevat 16S rRNA van 1540 nucleotiden lang en 21 eiwitten; de 50S-subeenheid bevat een 5S rRNA van 120 nucleotiden lang, een 23S rRNA van 2900 nucleotiden lang, en 31 eiwitten. De twee subeenheden combineren tijdens de eiwitsynthese om een compleet 70S ribosoom te vormen.

Eukaryote ribosomale subeenheden hebben dichtheden van 60S en 40S omdat ze andere rRNA moleculen en eiwitten bevatten dan prokaryotische ribosomale subeenheden. In de meeste eukaryoten bevat de 40S-subeenheid een 18S rRNA 1900 nucleotiden lang en ongeveer 33 eiwitten; de 60S-subeenheid bevat een 5S rRNA 120 nucleotiden lang, een 5,8S rRNA 160 nucleotiden lang, een 28S rRNA 4700 nucleotiden lang, en ongeveer 49 eiwitten. De twee subeenheden combineren zich tijdens de eiwitsynthese tot een compleet 80S ribosoom met een diameter van ongeveer 25 nm.

Omwille van dit verschil in specifieke rRNA’s en eiwitten en de resulterende “vorm”, zijn er geneesmiddelen die zich kunnen binden aan een 30S of 50S ribosomale subeenheid van een prokaryotisch ribosoom en vervolgens de functie ervan kunnen blokkeren, maar die zich niet kunnen binden aan de equivalente 40S of 60S subeenheid van een eukaryotisch ribosoom.