Ribosoom: raku organell, mis toodab valke

Ribosoomid on olulised rakuorganellid, mille peamine ülesanne on toota valke. Need viivad läbi RNA translatsiooni, ehitades aminohapetest valke, kasutades sõnumitooja-RNAd mallidena. Ribosoomid leiduvad kõigis elusrakkudes, nii prokarüootides kui ka eukarüootides.

Struktuur ja koostis

Ribosoom on segu valgust ja RNA. See koosneb kahest alamühikust — suuremast ja väiksemast — mis liituvad translatsiooni ajal. Iga alamühikse koosseisus on ribosomaalne RNA (rRNA) ja mitu ribosoomset valku. rRNA moodustab ribosoomi struktuuri ja katalüütilise keskme: peptidüültransferaasne aktiivsus, mis seob aminohappeid üksteisega, on rRNA poolt vahendatud (ribozüümina).

Asukoht ja biogenees

Eukarüootides hakatakse ribosoomide rRNA-d ja alamsubühikuid tootma raku tuumas, täpsemalt nukleoolis. Nukleool asub tuuma sees ning tuuma ümbritseb tuumakeha (tuumakest), mis kontrollib aine liikumist läbi tuumapooride. Ribosoomi valgustest osad (ribosoomivalkudest) sünteesitakse tsütoplasmas ja seejärel imporditakse tuuma, kus need koonduvad rRNA-ga. Valmis alamsubühikud viiakse läbi tuumapooride väljaspoole ja alles seejärel ühinevad translatsiooni toimel.

Tüübid ja paiknemine rakus

Prokarüootide ribosoomid on tavaliselt 70S (koosnevad 50S ja 30S alamühikutest), eukarüootidel 80S (60S ja 40S).
Lisaks tsütoplasmaatilistele ribosoomidele on eukarüootidel ka organellidesse (mitokondrid, kloroplastid) päritud bakterilaadsed ribosoomid.
Ribosoome leidub nii vabal kujul tsütoplasmas kui ka raku karedal endoplasmavõrgustikul; need vabad ja membraaniga seotud ribosoomid kannavad sageli erinevaid valkude sihtmärke. Vabad ribosoomid sünteesivad enamasti tsütoplasma- või tuuma jäävaid valke, samas kui ER-i külge kinnitunud ribosoomid valmistavad sekreteeritavaid ja membraani integreeritavaid valke.
Ribosoome võib rakkudes esineda rühmitatult polüribosoomidena ehk polisoomidena — sama mRNA kallal töötavate ribosoomide jadana, mis võimaldab ühe mRNA pealt toota korraga mitu samasugust valku.

Mehhanism: kuidas ribosoom töötab

Ribosoom liigub mööda mRNA-ahelat, loeb järjest koodoneid ja liidab vastavad aminohapped peptiidahelasse, kasutades selleks tRNA-sid, mis toovad spetsiifilised aminohapped. Translatsiooni etapid on initsieerimine (algus), elongatsioon (pikenemine) ja terminatsioon (lõpp). Ribosoom tagab, et aminohapped ühendatakse õiges järjekorras vastavalt mRNA-s leiduvale geneetilisele koodile; alustatakse sageli start-kodoni ja peatatakse stop-kodoni juures.

Bioloogiline tähendus ja regulatsioon

Ribosoomide arv ja aktiivsus sõltuvad raku vajadusest valkude järele — kiiresti kasvavates rakkudes on ribosoome palju. Ribosoomide tootmine (biogenees) on keerukas ja energiakulukas protsess, mis on tihedalt reguleeritud sõltuvalt raku kasvutingimustest ja stressist. Ribosoomide defektid võivad põhjustada haigusi (nt ribosoomhaigused ehk ribosomopaatiad) ja üldist valgu sünteesi langust.

Ribosoomide tähtsus meditsiinis ja uurimuses

Mitmed antibiootikumid sihivad bakterite ribosoome, kuna need erinevad piisavalt eukarüootide ribosoomidest, võimaldades selektiivset toimimist (näiteks streptomütsiin, tetratsükliinid). Ribosoomide struktuuri mõistmine on aidanud arendada uusi ravimeid. Samuti võimaldab tänapäevane struktuuribioloogia (näiteks krüo-EM) näha ribosoomide detaliseeritud kolmemõõtmelist ülesehitust, mis avardab teadmisi translatsiooni mehhanismist ja ravimite sihtimisest.

Kokkuvõttes on ribosoomid rakkude tootmisvabrikud — riboosoomide abil sünnivad valgud, mis kannavad edasi peaaegu kõiki raku funktsioone.

Ribosoomid loevad sõnumitooja RNAde järjestust ja panevad transfeer-RNAdega seotud aminohapetest kokku valke.

mRNA (1) translatsioon ribosoomi (2) (näidatud väikeste ja suurte allüksustena) poolt polüpeptiidahelaks (3). Ribosoom algab mRNA stardikoodonist (AUG) ja lõpeb stoppkoodoniga (UAG) .

Ribosoomi struktuur

Ribosoomid koosnevad kahest osast: väikesest ribosomaalsest allüksusest, mis loeb mRNA-d, samas kui suur allüksus ühendab aminohappeid polüpeptiidahelaks. Iga allüksus koosneb ühest või mitmest ribosomaalsest RNA (rRNA) molekulist ja mitmesugustest valkudest.

Eukarüootidel on 80S ribosoomid, millest igaüks koosneb väikesest (40S) ja suurest (60S) allüksusest. Nende väikesel allüksusel on 16S RNA allüksus (mis koosneb 1540 nukleotiidist), mis on seotud 21 valguga. Suurel allühikul on 5S RNA (120 nukleotiidi), 28S RNA (4700 nukleotiidi), 5,8S RNA (160 nukleotiidi) allühikud ja 46 valku.

Joonis 2 : Suur (punane) ja väike (sinine) allüksus sobivad kokku.

Küsimused ja vastused

K: Mis on ribosoomid?

V: Ribosoomid on pisikesed molekulaarrobotid, mis valmistavad valke, tehes RNA translatsiooni.

K: Kus asuvad ribosoomid?

V: Ribosoomid leidub kõigis elusrakkudes, sealhulgas prokarüootides ja eukarüootides.

K: Kuidas ribosoomid valmistatakse?

V: Ribosoomide valmistamine algab raku tuumas, mis asub rakutuumas. Nad on valgu ja RNA segu.

K: Kuhu liiguvad ribosoomid pärast nende valmistamist?

V: Ribosoomid liiguvad nukleoolist tsütoplasmasse, kus nad asuvad endoplasmaalses retikulumis või kogu tsütoplasmas.

K: Mis on ribosoomide ülesanne?

V: Ribosoomide ülesanne on luua uusi valke, liikudes mööda sõnumitooja RNA ahelat ja ehitades valgu selle loetud koodi alusel. Seda nimetatakse translatsiooniks.

K: Mitu ribosoomi on igas rakus vaja?

V: Igas rakus on vaja kuni 10 miljonit ribosoomi.

K: Kuidas saavad rakud vajaliku arvu ribosoome?

V: Rakkudel on palju koopiaid rRNA-geenidest, et saada vajalik arv ribosoome. Me pärime umbes 400 rRNA-geeni viies erinevas kromosoomis.