Het ribosoom vertegenwoordigt een complex van ribonucleïnezuur met verschillende eiwitten Daar vindt de eiwitsynthese plaats volgens de nucleotidesequentie die in het DNA is opgeslagen door translatie in een polypeptideketen.
Wat is het ribosoom?
Ribosomen zijn samengesteld uit rRNA en verschillende structurele eiwitten Het rRNA (ribosomaal RNA) wordt getranscribeerd in het DNA. Daar, in de vorm van rDNA, zijn genen voor de synthese van ribosomaal RNA. Het rDNA wordt niet getranscribeerd in eiwitten, maar alleen in ribosomaal RNA. In dit proces dient rRNA als de basisbouwsteen van ribosomen Daar katalyseert het de vertaling van de genetische informatie van het mRNA naar eiwitten. De eiwitten in de ribosomen zijn niet covalent gebonden aan het rRNA. Ze houden de structuur van het ribosoom bij elkaar, terwijl de eigenlijke katalyse van eiwitsynthese wordt uitgevoerd door het rRNA. Ribosomen bestaan uit twee subeenheden die alleen tijdens eiwitsynthese tot een ribosoom worden samengevoegd. Hun bouwstenen worden gesynthetiseerd in de kern van het DNA. Daar worden zowel rRNA als de eiwitten geproduceerd, die zich samenvoegen tot de twee subeenheden binnen de kern. Ze komen het cytoplasma binnen via de nucleaire poriën. In een eukaryote cel zijn er 100,000 tot 10,000,000 ribosomen, afhankelijk van de activiteit van de eiwitsynthese. Er zijn meer ribosomen in cellen met een zeer actieve eiwitsynthese dan in een cel met een lagere activiteit. Naast het cytoplasma worden ook ribosomen aangetroffen in mitochondria of, in planten, in chloroplasten.
Anatomie en structuur
Zoals eerder vermeld, zijn ribosomen samengesteld uit rRNA en structurele eiwitten, die verantwoordelijk zijn voor de juiste positionering en samenhang van de structuur. Na synthese in de kern worden twee subeenheden gevormd die pas tijdens eiwitsynthese door contact met mRNA tot een ribosoom worden geassembleerd. Na voltooiing van de biosynthese van eiwitten, valt het corresponderende ribosoom weer uiteen in zijn subeenheden. Bij zoogdieren bestaat de kleine subeenheid uit 33 eiwitten en één rRNA, en de grote subeenheid uit 49 eiwitten en drie rRNA. Bij contact met het mRNA, dat de genetische informatie van het DNA voor een bepaald eiwit draagt, verzamelen de twee subeenheden zich om het eigenlijke ribosoom te vormen, waarna de eiwitsynthese kan beginnen. De ribosomale eiwitten hebben de neiging om aan de rand te zitten. Ribosomen kunnen vrij worden gevonden in het cytoplasma of membraangebonden in het endoplasmatisch reticulum. Ze wisselen constant af tussen vrije en membraangebonden toestanden. De ribosomen die zich in het vrije cytoplasma bevinden, produceren eiwitten, die ook onmiddellijk in het cytoplasma worden afgegeven. Eiwitten worden gevormd aan het endoplasmatisch reticulum en komen het lumen van de ER binnen via de cotranslationele eiwittransporteur. Meestal zijn dit eiwitten die worden gevormd in secretievormende cellen zoals de alvleesklier.
Functie en taken
De functie van ribosomen is om de biosynthese van eiwitten te katalyseren. De feitelijke genetische informatie voor de eiwitten wordt gedragen door mRNA, dat wordt getranscribeerd op het DNA. Nadat het de kern heeft verlaten, bindt het zich onmiddellijk aan een ribosoom voor eiwitsynthese. Tijdens het proces worden de twee subeenheden samengevoegd. Verder individueel aminozuren worden door middel van tRNA van het cytoplasma naar de ribosomen getransporteerd. Daar zijn er drie tRNA-bindingsplaatsen. Dit zijn de aminoacyl (A), peptidyl (P) en exit (E) sites. Aan het begin van de eiwitsynthese worden twee plaatsen, de A- en P-plaatsen, aanvankelijk bezet door met aminozuren beladen tRNA. Deze toestand wordt de pre-translationele toestand genoemd. Na vorming van een peptidebinding tussen de twee aminozurenwordt de posttranslationele toestand tot stand gebracht, waar de A-site de E-site wordt en de P-site de A-site, en een nieuw tRNA drie nucleotiden verderop op de nieuwe P-site aanmeert. Het voormalige tRNA van de P-site, ontdaan van zijn aminozuur, wordt nu uit het ribosoom gehaald. De toestanden oscilleren constant tijdens de eiwitsynthese. Voor elke verandering is een hoge activeringsenergie vereist. Het individuele tRNA moleculen koppelen aan het respectieve complementaire codon van het mRNA. In dit proces vindt eiwitsynthese plaats tussen de twee subeenheden van het ribosoom in een tunnelvormige structuur. De eigenlijke biosynthese wordt gecontroleerd door de grote subeenheid van het ribosoom. De kleine subeenheid regelt de functie van het rRNA. Omdat de synthese plaatsvindt in een soort tunnel, worden de eiwitketens die nog niet af zijn tijdens de eiwitassemblage beschermd tegen afbraak door reparatie. enzymen In deze vorm zouden deze eiwitten worden herkend als defect in het cytoplasma en onmiddellijk worden afgebroken. Na volledige eiwitsynthese valt het ribosoom weer uiteen in zijn subeenheden.
Ziekten
Verstoring van de eiwitsynthese kan leiden te serieus volksgezondheid problemen. Een ordelijk verloop van dit proces is essentieel voor levensfuncties. Er zijn echter enkele mutaties die effecten hebben op structurele eiwitten of mRNA. Een ziekte waarvan wordt aangenomen dat de oorzaak mutaties in ribosomale eiwitten zijn, staat bekend als Diamond-Blackfan bloedarmoede Diamond-Blackfan bloedarmoede is een zeer zeldzame bloed aandoening waarbij de synthese van rode bloedcellen is verstoord. Bloedarmoede resultaten, waardoor de organen niet voldoende worden aangevoerd zuurstof De behandeling bestaat uit levenslang bloed transfusies. Daarnaast zijn er nog andere fysieke misvormingen. Volgens één theorie leidt de storing van ribosomale eiwitten tot verhoogde apoptose van erytrocytvoorlopercellen, waardoor bloedarmoede ontstaat. De meeste mutaties treden spontaan op. Overerving van het syndroom kan in slechts 15 procent van alle gevallen worden aangetoond.
