Ribosome

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Ribosome (có nơi viết thành ribôxôm, riboxom hoặc ribô thể) là một bào quan có mặt ở trong tất cả các tế bào của sinh vật sống. Chúng đảm nhiệm chức năng thực hiện quá trình sinh tổng hợp protein của tế bào. Các ribosome được cấu tạo từ các rRNA và ribosome protein. Nó dịch mã mRNA thành chuỗi polypeptide (đơn vị cấu thành protein). Ribosome được xem như là một nhà máy tổng hợp ra protein dựa trên các thông tin di truyền của gene. Ribosome có thể nằm tự do trong tế bào chất hay bám trên màng của mạng lưới nội chất.

Hình 1: Cấu trúc ribosome với tiểu đơn vị nhỏ (A) và tiểu đơn vị lớn (B). Mặt cắt bên và trước
(1) Đầu (Head) (2) Phần trung tâm (Platform) (3) Chân (Base) (4) Rãnh (Ridge) (5) Trung tâm tổng hợp (Central protuberance) (6) Lưng (Back) (7) Tay (Stalk) (8) Mặt (Front)

[sửa] Tổng quan

Ribosome gồm 2 tiểu đơn vị (hình 1) kết hợp vừa vặn với nhau (hình 2) để cùng tham gia quá trình sinh tổng hợp protein (hình 3). Mỗi tiểu đơn vị gồm 1 hay 2 phần tử RNA rất lớn (còn gọi là RNA ribosome hay rRNA) và nhiều phân tử protein nhỏ. Các thí nghiệm cho thấy rằng rRNA là thành phần cơ bản trong quá trình tổng hợp protein, và liên kết peptide có thể hình thành (mặc dù rất chậm) khi chỉ có mặt rRNA. Điều này cho thấy rằng thành phần protein của ribosome đóng vai trò là giá đỡ giúp tăng khả năng xúc tác phản ứng của rRNA. Nói cách khác, ribosome được coi là một ribozyme xúc tác hình thành liên kết peptide.

Cấu trúc và chức năng của ribosome, và các phân tử liên quan, còn gọi là phức hệ phiên mã (translational apparatus), từng là mối quan tâm nghiên cứu kể từ giữa thế kỉ 20 đến đầu thế kỉ 21. Một hội thảo 3 năm một lần được tổ chức để thảo luận về ribosome. Năm 2002, hội thảo đã được tổ chức ở QueensTown, NewZealand. [1].

Cấu trúc siêu vi của tiểu đơn vị lớn 50S của loài archaea Haloarcula marismortui đã được công bố trên tạp chí Science năm 2000 [1]. Không lâu sau đó, cấu trúc tiểu đơn vị nhỏ 30S của Thermus thermophilus cũng được công bố trên tạp chí Nature [2]. Toàn bộ cấu trúc ribosome 70S được tái hiện vào năm 2001 trong công trình của Yusupov et al trên tạp chí Science [3]

[sửa] Ribosome tự do

Ribosome tự do có mặt ở trong mọi tế bào, và còn ở trong ty thể và lục lạp ở trong tế bào eukaryote. Nhiều ribosome tự do có thể bám vào một mRNA để tạo thành polyribosome (hay polysome). Ribosome tự do thường tạo ra protein để dùng trong tế bào chất hay trong các bào quan chứa chúng.

Hình 2 : Tiểu đơn vị lớn (1) kết hợp vừa vặn với tiểu đơn vị nhỏ (2)

[sửa] Membrane bound ribosomes

When certain proteins are synthesized by a ribosome, it can become "membrane-bound", associated with the membrane of the nucleus and the rough endoplasmic reticulum (in eukaryotes only) for the time of synthesis. They insert the freshly produced polypeptide chains directly into the ER, from where they are transported to their destinations. Bound ribosomes usually produce proteins that are used within the cell membrane or are expelled from the cell via exocytosis.

The ribosomal subunits of prokaryotes and eukaryotes are quite similar. However, prokaryotes use 70S ribosomes, each consisting of a (small) 30S and a (large) 50S subunit, whereas eukaryotes use 80S ribosomes, each consisting of a (small) 40S and a bound (large) 60S subunit.[The unit S means Svedberg units, a measure of the rate of sedimentation of a particle in a centrifuge, where the sedimentation rate is associated with the size of the particle. Svedberg units are not additive - two subunits together can have Svedberg values that do not add up to that of the entire ribosome.]

Figure 3 : Translation (1) of mRNA by a ribosome (2) into a polypeptide chain (3). The mRNA begins with a start codon (AUG) and ends with a stop codon (UAG).

In Figure 3, both ribosomal subunits (small and large) assemble at the start codon (the 5' end of the mRNA). The ribosome uses tRNA (transfer RNAs which are RNA molecules that carry an amino acid and present the matching anti-codon, according to the genetic code, to the ribosome) which matches the current codon (triplet) on the mRNA to append an amino acid to the polypeptide chain. This is done for each triplet on the mRNA, while the ribosome moves towards the 3' end of the mRNA. Usually, several ribosomes are working parallel on a single mRNA.

See also: protein assembly