Obrázek 1: Struktura ribozomu s vyznačením malé podjednotky (A) a velké podjednotky (B). Boční a čelní pohled. (1) Hlava. (2) Platforma. (3) Základna. (4) Hřeben. (5) Centrální výčnělek. (6) Hřbet. (7) Stonek. (8) Přední část.
Ribozom je organela složená z rRNA a ribozomálních proteinů (tzv. ribonukleoprotein). Překládá mRNA do polypeptidového řetězce (např. bílkoviny).
Lze si ji představit jako továrnu, která ze souboru genetických instrukcí sestavuje bílkovinu. Ribosomy se mohou volně vznášet v cytoplazmě (vnitřní tekutině buňky) nebo se mohou vázat na endoplazmatické retikulum či na jaderný obal. Protože ribozomy jsou ribozymy, předpokládá se, že by mohly být pozůstatkem světa RNA.
Struktura a funkce ribozomů a přidružených molekul, známých jako translační aparát, je předmětem výzkumného zájmu již od poloviny 20. století a dnes je velmi aktivní oblastí studia.
Ribosomy se skládají ze dvou podjednotek (obrázek 1), které do sebe zapadají (obrázek 2) a při syntéze bílkovin pracují jako jeden celek při překladu mRNA do polypeptidového řetězce (obrázek 3). Každá podjednotka se skládá z jedné nebo dvou velmi velkých molekul RNA (známých jako ribozomální RNA nebo rRNA) a několika menších molekul bílkovin. Krystalografické práce ukázaly, že v blízkosti reakčního místa pro syntézu polypeptidů nejsou žádné ribozomální bílkoviny. To naznačuje, že bílkovinné složky ribosomů fungují spíše jako lešení, které může zvýšit schopnost rRNA syntetizovat bílkoviny, než že by se přímo podílely na katalýze.
Obrázek 2 : Velká (1) a malá (2) podjednotka do sebe zapadají (všimněte si, že tento obrázek chybně označuje angstromy jako nanometry).
Volné ribozomy se vyskytují ve všech buňkách a také v mitochondriích a chloroplastech eukaryotických buněk. Volné ribozomy obvykle produkují bílkoviny používané v cytosolu nebo organelách, v nichž se vyskytují. Jak název napovídá, jsou v roztoku volné a nejsou v buňce na nic vázány.
Když jsou některé bílkoviny syntetizovány ribozomem, mohou se stát „membránově vázanými“. Nově vytvořené polypeptidové řetězce jsou ribozomem vloženy přímo do ER a poté jsou transportovány na místo určení. Vázané ribozomy obvykle produkují bílkoviny, které jsou použity v buněčné membráně nebo jsou z buňky vyloučeny exocytózou.
Ribozomální podjednotky prokaryot a eukaryot jsou si dosti podobné. Prokaryota však používají ribozomy 70S, které se skládají z (malé) podjednotky 30S a (velké) podjednotky 50S, zatímco eukaryota používají ribozomy 80S, které se skládají z (malé) podjednotky 40S a vázané (velké) podjednotky 60S. Nicméně ribozomy, které se nacházejí v chloroplastech a mitochondriích eukaryot, jsou 70S. [Jednotka S znamená Svedbergovy jednotky, což je míra rychlosti sedimentace částice v centrifuze, kde je rychlost sedimentace spojena s velikostí částice. Svedbergovy jednotky nejsou aditivní – dvě podjednotky dohromady mohou mít hodnoty Svedbergovy jednotky, které se nesčítají s hodnotami celého ribozomu]. Také ribozomy 70S jsou citlivé na některá antibiotika, na která ribozomy 80S citlivé nejsou. To pomáhá farmaceutickým společnostem vytvářet léky, které mohou zničit bakteriální infekci, aniž by poškodily buňky zvířecího/lidského hostitele.
Obrázek 3 : Překlad mRNA (1) ribozomem (2) do polypeptidového řetězce (3). MRNA začíná start kodonem (AUG) a končí stop kodonem (UAG).
Na obrázku 3 se obě ribozomální podjednotky (malá i velká) shromažďují u start kodonu (5′ konec mRNA). Ribozom používá tRNA (přenosové RNA, což jsou molekuly RNA, které nesou aminokyselinu a podle genetického kódu předkládají ribozomu odpovídající antikodon), která odpovídá aktuálnímu kodonu (tripletu) na mRNA, aby připojila aminokyselinu k polypeptidovému řetězci. To se provádí pro každý triplet na mRNA, zatímco ribosom se pohybuje směrem k 3′ konci mRNA. V bakteriálních buňkách obvykle na jedné mRNA pracuje paralelně několik ribozomů. tomu říkáme polyribozom nebo polyzom.
Atomová struktura podjednotky 50S
Atomovou strukturu velké podjednotky ribozomu 50S z archea Haloarcula marismortui publikovali N. Ban a kol. v časopise Science 11. srpna 2000.
Krátce poté, co byla 1. září 2000 v časopise Cell publikována struktura 30S z Thermus thermophilus, F. Schluenzen a kol.. Krátce poté, co byla 21. září 2000 v časopise Nature publikována podrobnější struktura, kterou vytvořili B. T. Wimberly a kol.
Pomocí těchto souřadnic se M. M. Yusupovovi a spol. podařilo rekonstruovat celou částici 70S Thermus thermophilus v nízkém rozlišení, což bylo publikováno v časopise Science v květnu 2001.
Překlad
Prokaryotický překlad
Eukaryotický překlad