Riboszóma – felépítés, működés és szerepe a fehérjeszintézisben

Ismerd meg a riboszóma felépítését, működését és szerepét a fehérjeszintézisben — részletes, közérthető magyarázat a transzláció folyamatáról.

A riboszómák fontos sejtorganellák. Az RNS-transzlációt végzi, aminosavakból fehérjéket épít fel a hírvivő RNS mint sablon felhasználásával. A riboszómák minden élő sejtben megtalálhatók, a prokariótákban és az eukariótákban egyaránt.

A riboszóma egy fehérje és RNS keveréke, amely a sejtmagban kezd el készülni. A nukleolusz a sejtmag közepén található. A sejtmagot a magburkolat védi, és a nukleáris pórusokon keresztül engedi ki a dolgokat.

A riboszóma feladata az új fehérjék előállítása. Ezt úgy végzi, hogy végigmegy az RNS-szálon, és a beolvasott kód alapján fehérjét épít. A fehérje ilyen módon történő előállítását nevezzük transzlációnak. A riboszómák általában a durva endoplazmatikus retikulumban találhatók, de az egész citoplazmában is megtalálhatóak.

Felépítés

A riboszóma két alegységből áll: egy kisebb és egy nagyobb alrészből. Mindkét alegység különböző riboszomális RNS-ekből (rRNS) és riboszomális fehérjékből épül fel. Az alegységek összekapcsolódva alkotják a működő riboszómát, amely képes az mRNS olvasására és a polipeptidlánc szintézisére.

• Prokarióták: a riboszómák mérete jellemzően 70S; ezt két alegység adja: 50S (nagy) és 30S (kis). A nagy alegység tartalmazza többek között a 23S és 5S rRNS-t, míg a kis alegység főként 16S rRNS-t tartalmaz.
• Eukarióták: a riboszómák általában 80S méretűek, a komponensek 60S és 40S alegységek. Az eukarióta rRNS-ek közé tartozik például a 28S, 5.8S és 5S rRNS, valamint a 18S rRNS a kis alegységben.
• Mitokondriális és plastiszta riboszómák: ezek eltérő szerkezetűek és méretűek lehetnek, részben prokarióta eredetű saját rRNS-ek és fehérjék alapján működnek.

Működés — hogyan történik a transzláció?

A transzláció három fő fázisból áll: iniciáció, elongáció és termináció. A riboszóma az mRNS mentén haladva olvassa le a kodonokat, és a megfelelő aminosavakat szállító tRNS-ek segítségével építi fel a fehérjét.

• Iniciáció: a kis alegység felismeri az mRNS kezdőpontját (prokariótákban a Shine–Dalgarno-szekvencia, eukariótákban az 5' cap és az iniciációs faktorkomplex szerepe), majd a nagy alegység csatlakozik, kialakul az aktív riboszóma.
• Elongáció: a riboszómán három fontos helyet különböztetünk meg: A (aminosav), P (peptid) és E (exit) helyek. A megfelelő tRNS a megfelelő kodonhoz jut, peptidkötés képződik, majd a riboszóma egy lépést (transzlokációt) tesz, hogy a következő kodont olvassa be.
• Termináció: stopkodon érkezésekor terminációs faktorok segítik a polipeptidlánc felszabadulását és az alegységek szétválását.

Hol találhatók a sejtben és hogyan szerveződnek?

A riboszómák lehetnek szabadok a citoplazmában, ahol olyan fehérjéket szintetizálnak, amelyek a sejtben maradnak, vagy kötődhetnek a durva endoplazmatikus retikulum membránjához, ahol szekréciós és membránfehérjék képződnek. Egy mRNS-en egyszerre több riboszóma is dolgozhat; ezt a szerkezetet poliszóma vagy poliriboszóma néven ismerjük — ez hatékonyabb fehérjeszintézist tesz lehetővé.

Különbségek prokarióták és eukarióták között

Fontos különbségek vannak a riboszómák szerkezetében és működésében, amelyek biológiai és gyakorlati jelentőséggel bírnak:

• Méret és rRNS-összetétel: prokarióták 70S (50S+30S), eukarióták 80S (60S+40S).
• Transzlációs iniciációs mechanizmusok: a prokarióták és eukarióták eltérő módon találják meg az induló kodont.
• Antibiotikumérzékenység: sok antibakteriális szer kifejezetten a bakteriális (70S) riboszómát célozza meg anélkül, hogy az eukarióta riboszómákat jelentősen érintené.

Klinikai és biotechnológiai jelentőség

A riboszómák kulcsszerepet játszanak a sejt életében, ezért számos gyógyszertervezési és biotechnológiai alkalmazás kapcsolódik hozzájuk:

• Számos antibiotikum a baktériumok riboszómájának működését gátolja (például aminoszidek, tetraciklinek, makrolidok, kloramfenikol), ami a baktériumok fehérjeszintézisének leállításához vezet.
• Örökletes vagy szerzett hibák a riboszómain vagy a riboszómális fehérjékben különböző betegségekhez (riboszomopathia) vezethetnek; a kutatás ezen a területen aktív.
• Fehérjeszintetizáló rendszerek in vitro (pl. sejten kívüli transzlációs rendszerek) fontosak fehérjegyártásban és kutatásban.

Összefoglalás

A riboszómák nélkülözhetetlenek a sejtek számára: a genetikai információt mRNS-ről átfordítva működő fehérjéket készítenek. Felépítésükben és működésükben az rRNS-ek és riboszomális fehérjék szoros együttműködése érvényesül. A prokarióta és eukarióta riboszómák közötti különbségek fontosak a biológiában és az orvostudományban, különösen az antibiotikumok célzásában és a molekuláris biológiai alkalmazásokban.

Riboszóma szerkezet

A riboszómák két dologból állnak: egy kis riboszómális alegységből, amely az mRNS-t olvassa, míg a nagy alegység aminosavakat köt össze polipeptidláncot alkotva. Mindegyik alegység egy vagy több riboszomális RNS (rRNS) molekulából és különböző fehérjékből áll.

Az eukarióták 80S riboszómákkal rendelkeznek, amelyek egy-egy kis (40S) és nagy (60S) alegységből állnak. A kis alegységük egy 16S RNS alegységgel rendelkezik (1540 nukleotidból áll), amely 21 fehérjéhez kötődik. A nagy alegység egy 5S RNS (120 nukleotid), egy 28S RNS (4700 nukleotid), egy 5,8S RNS (160 nukleotid) alegységgel és 46 fehérjével rendelkezik.

2. ábra : A nagy (piros) és a kis (kék) alegység egymáshoz illeszkedik

Kérdések és válaszok

K: Mik azok a riboszómák?

K: Hol találhatók a riboszómák?

K: Hogyan készülnek a riboszómák?

K: Hová vándorolnak a riboszómák, miután elkészültek?

K: Mi a riboszómák feladata?

K: Hány riboszómára van szükség minden egyes sejtben?

K: Hogyan jutnak a sejtek a szükséges számú riboszómához?

Keresés betűvel