ribozómu "Syntéza" predstavuje komplex kyseliny ribonukleovej s rôznymi proteínmi. Syntéza proteínov sa uskutočňuje podľa nukleotidovej sekvencie uloženej v DNA transláciou do polypeptidového reťazca.
Čo je to ribozóm?
Ribozómy pozostávajú z rRNA a rôznych štrukturálnych proteínov. RRNA (ribozomálna RNA) je transkribovaná v DNA. Existujú gény pre syntézu ribozomálnej RNA vo forme rDNA. RDNA sa neprepisuje na proteíny, ale iba do ribozomálnej RNA.
RRNA slúži ako základný stavebný blok ribozómov.Tam katalyzuje transláciu genetickej informácie mRNA na proteíny. Proteíny v ribozómoch nie sú kovalentne spojené s rRNA. Držia štruktúru ribozómu pohromade, zatiaľ čo skutočnú katalýzu syntézy proteínov vykonáva rRNA. Ribozómy pozostávajú z dvoch podjednotiek, ktoré sú zostavené iba do ribozómu počas syntézy proteínov. Ich stavebné bloky sú syntetizované na DNA v bunkovom jadre.
Tu sa produkujú rRNA aj proteíny, ktoré sa kombinujú a vytvárajú dve podjednotky v jadre bunky. Cez jadrové póry sa dostávajú do cytoplazmy. V eukaryotickej bunke je 100 000 až 10 000 000 ribozómov v závislosti od aktivity syntézy proteínov. V bunkách s veľmi aktívnou syntézou proteínov je viac ribozómov ako v bunkách s menšou aktivitou. Okrem cytoplazmy sa ribozómy vyskytujú aj v mitochondriách alebo v rastlinách v chloroplastoch.
Anatómia a štruktúra
Ako už bolo uvedené, ribozómy pozostávajú z rRNA a štrukturálnych proteínov, ktoré sú zodpovedné za správne umiestnenie a kohéziu štruktúry. Po syntéze v jadre sa vytvoria dve podjednotky, ktoré sa spoja iba počas proteínovej syntézy kontaktom s mRNA za vzniku ribozómu.
Po ukončení biosyntézy proteínu sa zodpovedajúci ribozóm opäť rozpadne na svoje podjednotky. U cicavcov pozostáva malá podjednotka z 33 proteínov a jednej rRNA a veľká podjednotka sa skladá zo 49 proteínov a troch rRNA. Po kontakte s mRNA, ktorá nesie genetickú informáciu o DNA pre určitý proteín, sa obe podjednotky spoja, aby vytvorili skutočný ribozóm, a môže sa začať syntéza proteínu.
Proteíny ribozómu sú viac na okraji. Ribozómy môžu voľne existovať v cytoplazme alebo sa môžu viazať na membránu v endoplazmatickom retikule. Pritom sa neustále menia medzi voľným a membránovo viazaným stavom. Ribozómy vo voľnej cytoplazme produkujú proteíny, ktoré by tiež mali vstupovať do bunkovej plazmy. Proteíny sa tvoria na endoplazmatickom retikule a potom vstupujú do lúmenu ER prostredníctvom kotranslačného proteínového transportéra. Zvyčajne sa jedná o proteíny, ktoré sa tvoria v bunkách tvoriacich sekréciu, ako je napríklad pankreas.
Funkcia a úlohy
Funkciou ribozómov je katalyzovať biosyntézu proteínov. Skutočnú genetickú informáciu o proteínoch nesie mRNA, ktorá je transkribovaná na DNA. Po opustení jadra sa okamžite naviaže na ribozóm pre syntézu proteínov. Obidve podjednotky sú spojené.
Ďalej sú jednotlivé aminokyseliny transportované z cytoplazmy do ribozómov pomocou tRNA. Existujú tri väzbové miesta pre tRNA. Toto je aminoacyl (A), peptidyl (P) a výstupný bod (E). Na začiatku syntézy proteínov sú dve polohy, pozície A a P, obsadené tRNA s aminokyselinami. Tento stav sa nazýva predtranslačný stav. Po vytvorení peptidovej väzby medzi dvoma aminokyselinami sa objaví posttranslačný stav, pričom A miesto sa stáva E miestom a P miesto sa stáva A miestom a nová tRNA dokuje tri nukleotidy ďalej v novom P mieste.
Bývalá tRNA z P-miesta zbavená svojej aminokyseliny je teraz odvádzaná z ribozómu. Počas syntézy proteínov stavy oscilujú. Na každú zmenu je potrebná vysoká aktivačná energia. Jednotlivé molekuly tRNA sa pripájajú k príslušnému komplementárnemu kodónu mRNA. Syntéza proteínov sa uskutočňuje medzi dvoma podjednotkami ribozómu v tunelovej štruktúre. Skutočná biosyntéza je riadená veľkou podjednotkou ribozómu.
Malá podjednotka riadi funkciu rRNA. Pretože syntéza prebieha v akomsi tuneli, nedokončené proteínové reťazce sú chránené pred rozkladom opravnými enzýmami. V tejto forme by tieto proteíny boli rozpoznané ako defektné v cytoplazme a okamžite by sa štiepili. Keď je syntéza proteínov úplná, ribozóm sa rozpadne na svoje podjednotky.
choroby
Prerušenie syntézy proteínov môže viesť k vážnym zdravotným problémom. Usporiadaná postupnosť tohto procesu je nevyhnutná pre životné funkcie. Existujú však niektoré mutácie, ktoré ovplyvňujú štruktúrne proteíny alebo mRNA.
Ochorenie, pri ktorom je podozrenie, že mutácia ribozomálnych proteínov je príčinou, je známe ako Diamond-Blackfanova anémia. Anémia diamantov Blackfan je veľmi zriedkavé ochorenie krvi, pri ktorom je narušená syntéza červených krviniek. Vyvíja sa anémia, ktorá zabraňuje adekvátnemu zásobovaniu orgánov kyslíkom. Liečba spočíva v celoživotných krvných transfúziách. Existujú aj iné fyzické malformácie.
Podľa jednej teórie by mala porucha ribozomálnych proteínov viesť k zvýšenej apoptóze progenitorových buniek erytrocytov, a tým k anémii. Väčšina mutácií sa vyskytuje spontánne. Dedičnosť syndrómu sa dá dokázať iba v 15 percentách všetkých prípadov.
