กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 26 นาที

ไรโบโซม

ไรโบโซม ( / ˈ r aɪ b ə z oʊ m , - s oʊ m / ) คืออนุภาคไรโบนิวคลีโอโปรตีนที่พบในเซลล์ ทุกชนิด

ไรโบโซม

ไรโบโซม
หน่วยย่อยขนาดใหญ่ (สีแดง) และหน่วยย่อยขนาดเล็ก (สีน้ำเงิน) ของไรโบโซม
รายละเอียด
ส่วนหนึ่งของเซลล์ (ชีววิทยา)
ตัวระบุ
เมชD012270
เอฟเอ็มเอ66867
คำศัพท์ทางกายวิภาคศาสตร์ของจุลกายวิภาคศาสตร์
ชีววิทยาของเซลล์
แผนภาพเซลล์สัตว์

ไรโบโซม ( / ˈ r b ə z m , - s m / ) คืออนุภาคไรโบนิวคลีโอโปรตีนที่พบในเซลล์ ทุกชนิด ทั้งโปรคาริโอตและยูคาริโอตมีหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีนไรโบโซมทำหน้าที่เป็นเครื่องจักรระดับโมเลกุลในการแปลรหัสของสายอาร์เอ็นเอส่งสาร (mRNA) และสร้างโปรตีนไรโบโซมเชื่อมต่อกรดอะมิโนเข้าด้วยกันตามลำดับที่กำหนดโดยโคดอนของโมเลกุล mRNA เพื่อสร้างสายโพลีเปปไทด์ ไรโบโซมประกอบด้วยหน่วยย่อยขนาดใหญ่และขนาดเล็ก แต่ละหน่วยประกอบด้วย โมเลกุล อาร์เอ็นเอไรโบโซมหนึ่งโมเลกุล หรือมากกว่า และโปรตีนไรโบโซม จำนวนมาก ไรโบโซมและโมเลกุลที่เกี่ยวข้องยังเรียกอีกอย่างว่าเครื่องมือการแปลรหัส

การสร้างไรโบโซมเป็นกระบวนการสร้างไรโบโซม กระบวนการนี้ใช้พลังงานสูงและเป็นกระบวนการแบบไดนามิก โดยต้องสังเคราะห์โปรตีนประมาณ 200 ชนิดในการประมวลผล RNA ของไรโบโซม และประกอบเข้ากับโปรตีนของไรโบโซมเพื่อสร้างหน่วยย่อยของไรโบโซม

ภาพรวม

ลำดับของRNAที่เข้ารหัสลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีนจะถูกถอดรหัสเป็น สาย mRNA ( messenger RNA ) ไรโบโซมจะจับกับโมเลกุล mRNA และใช้ลำดับนิวคลีโอไทด์ ของ RNA เพื่อกำหนดลำดับของกรดอะมิโนที่จำเป็นในการสร้างโปรตีน กรดอะมิโนจะถูกเลือกและนำไปยังไรโบโซมโดย โมเลกุล tRNA ( transfer RNA) ซึ่งเข้าไปในไรโบโซมและจับกับสาย mRNA ผ่านทาง ลูปก้าน แอนติโคดอนสำหรับแต่ละรหัสสามตัว ( โคดอน ) ใน mRNA จะมี tRNA ที่ไม่ซ้ำกันซึ่งต้องมีแอนติโคดอนที่ตรงกันอย่างแม่นยำ และนำกรดอะมิโนที่ถูกต้องเพื่อรวมเข้ากับ สาย โพลีเปปไทด์ ที่กำลังเติบโต เมื่อโปรตีนถูกผลิตขึ้นแล้ว โปรตีนนั้นจะสามารถพับตัวเพื่อสร้างโครงสร้างสามมิติ ที่ใช้งานได้ [ 1 ] [ 2 ]

ในระหว่างการแปล การสังเคราะห์โปรตีนจากหน่วยสร้างจะเกิดขึ้นในสี่ขั้นตอน ได้แก่ การเริ่มต้น การยืดตัว การสิ้นสุด และการรีไซเคิลไรโบโซม[ 3 ]รหัสเริ่มต้นในโมเลกุล mRNA ทั้งหมดมีลำดับ AUG รหัสหยุดอาจเป็น UAA, UAG หรือ UGA เนื่องจากไม่มีโมเลกุล tRNA ที่รู้จักรหัสเหล่านี้ ไรโบโซมจึงรับรู้ว่าการแปลเสร็จสมบูรณ์แล้ว[ 4 ] เมื่อไรโบโซมอ่านโมเลกุล mRNA เสร็จแล้ว หน่วยย่อยทั้งสองจะแยกออกจากกันและมักจะถูกทำลาย แต่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ไรโบโซมเป็น เอนไซม์ชนิดหนึ่งเรียกว่าไรโบไซม์เนื่องจาก กิจกรรม การถ่ายโอนเปปไทด์ที่เร่งปฏิกิริยา ซึ่งเชื่อมโยงกรดอะมิโนเข้าด้วยกันนั้นดำเนินการโดย RNA ของไรโบโซม[ 5 ]

ไรโบโซมจากแบคทีเรียอาร์เคียและยูคาริโอต (ในระบบสามโดเมน ) มีความคล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่ง ซึ่งเป็นหลักฐานบ่งชี้ถึงต้นกำเนิดร่วมกัน แต่แตกต่างกันในขนาด ลำดับ โครงสร้าง และอัตราส่วนของโปรตีนต่ออาร์เอ็นเอ ความแตกต่างในโครงสร้างนี้ทำให้ยาปฏิชีวนะ บางชนิด สามารถฆ่าแบคทีเรียได้โดยการยับยั้งไรโบโซมของแบคทีเรีย ในขณะที่ไรโบโซมของมนุษย์ไม่ได้รับผลกระทบ ในทุกโดเมน โพลีโซม ที่ประกอบด้วยไร โบโซมสองตัวขึ้นไปอาจเคลื่อนที่ไปตามสายเอ็มอาร์เอ็นเอเส้นเดียวในเวลาเดียวกัน โดยแต่ละตัวจะอ่านลำดับเฉพาะและสร้างโมเลกุลโปรตีนที่สอดคล้องกัน

ไรโบโซมไมโตคอนเดรีย (ไมโตริโบโซม) ของเซลล์ยูคาริโอตนั้นแตกต่างจากไรโบโซมอื่นๆ ไรโบโซมเหล่านี้ทำหน้าที่คล้ายกับไรโบโซมในแบคทีเรีย ซึ่งสะท้อนถึงต้นกำเนิดทางวิวัฒนาการของไมโตคอนเดรียในฐานะแบคทีเรียเอนโดซิมไบโอติก[ 6 ] [ 7 ]

การค้นพบ

ไรโบโซมถูกสังเกตครั้งแรกในช่วงกลางทศวรรษ 1950 ในรูปของอนุภาคหรือเม็ดที่มีความหนาแน่นสูงโดยนักชีววิทยาเซลล์ชาวโรมาเนีย-อเมริกันGeorge Emil Paladeโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน[ 8 ] ในตอนแรกเรียกว่า เม็ด Paladeเนื่องจากโครงสร้างที่เป็นเม็ด[ 9 ]คำว่า "ไรโบโซม" ถูกเสนอในปี 1958 โดย Howard M. Dintzis: [ 10 ]

ในระหว่างการประชุมสัมมนา เกิดปัญหาทางด้านความหมายขึ้น ผู้เข้าร่วมบางคนเข้าใจว่า "ไมโครโซม" หมายถึงอนุภาคไรโบโปรตีนในส่วนของไมโครโซมที่ปนเปื้อนด้วยโปรตีนและไขมันชนิดอื่น ในขณะที่ผู้เข้าร่วมคนอื่นๆ เข้าใจว่าไมโครโซมประกอบด้วยโปรตีนและไขมันที่ปนเปื้อนด้วยอนุภาค วลี "อนุภาคไมโครโซม" ดูไม่เหมาะสม และ "อนุภาคไรโบโปรตีนในส่วนของไมโครโซม" ก็ฟังดูไม่เป็นธรรมชาติ ในระหว่างการประชุม มีการเสนอคำว่า "ไรโบโซม" ซึ่งเป็นชื่อที่ฟังดูดีและน่าพอใจ ความสับสนในปัจจุบันจะหมดไปหากนำคำว่า "ไรโบโซม" มาใช้เรียกอนุภาคไรโบโปรตีนที่มีขนาดตั้งแต่ 35 ถึง100 ไมโครเมตร

— อัลเบิร์ต คลอดด์ อนุภาคไมโครโซมและการสังเคราะห์โปรตีน[ 11 ]

อัลเบิร์ต คลอดด์ , คริสเตียน เดอ ดูฟและจอร์จ เอมิล พาเลดได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ร่วมกัน ในปี 1974 จากการค้นพบไรโบโซม[ 12 ]รางวัลโนเบลสาขาเคมีประจำปี 2009 มอบให้แก่เวนคัตรามัน รามาคริชนัน , โทมัส เอ. สไตทซ์และเอดา อี. โยนาธสำหรับการกำหนดโครงสร้างและกลไกโดยละเอียดของไรโบโซม[ 13 ]

โครงสร้าง

ไรโบโซมทำหน้าที่ประกอบ โมเลกุลโปรตีน พอลิเมอร์โดยลำดับการประกอบนั้นถูกควบคุมโดยลำดับโมเลกุลของอาร์เอ็นเอส่งสาร

ไรโบโซมเป็นอนุภาคไรโบนิวคลีโอโปรตีนที่สร้างขึ้นจากสารประกอบของไรโบโซมอาร์เอ็นเอและโปรตีน จัดเรียงเป็นสองหน่วยย่อยไรโบโซม หน่วยหนึ่งใหญ่และอีกหน่วยหนึ่งเล็ก ไรโบโซมเป็นเครื่องจักรโมเลกุล ที่ซับซ้อนซึ่งมีอยู่ใน เซลล์ทั้งหมดทั้งโปรคาริโอตและยู คาริโอต หน่วยย่อยไรโบโซมของโปรคาริโอตและยูคาริโอตค่อนข้างคล้ายกัน[ 14 ]

ไรโบโซมส่วนใหญ่ประกอบด้วยRNA ไรโบโซม (rRNA) ที่ไม่เข้ารหัส เฉพาะทาง รวมถึงโปรตีนไรโบโซม ที่แตกต่างกันหลายสิบชนิด (จำนวนจะแตกต่างกันเล็กน้อยในแต่ละสายพันธุ์) โปรตีนไรโบโซมและ rRNA จะถูกจัดเรียงเป็นหน่วยย่อยไรโบโซมสองหน่วยที่แตกต่างกัน คือ หน่วยใหญ่หนึ่งหน่วยและหน่วยเล็กหนึ่งหน่วย หน่วยย่อยเหล่านี้จะเข้าคู่กันโดยล็อกรอบสาย mRNA และทำงานร่วมกันเพื่อแปล mRNA เป็นสายโพลีเปปไทด์ในระหว่าง การ สังเคราะห์โปรตีน[ 15 ]

โปรคาริโอต

แบคทีเรีย

ไรโบโซม ของแบคทีเรียมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20  นาโนเมตร (200  อังสตรอม ) และประกอบด้วย rRNA 65% และโปรตีนไรโบโซม 35% [ 16 ]ไรโบโซมของยูคาริโอตมีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 25 ถึง 30 นาโนเมตร (250–300 อังสตรอม) โดยมีอัตราส่วน rRNA ต่อโปรตีนที่ใกล้เคียงกับ 1 [ 17 ] งานวิจัยเชิงผลึกศาสตร์[ 18 ]แสดงให้เห็นว่าไม่มีโปรตีนไรโบโซมอยู่ใกล้กับบริเวณปฏิกิริยาสำหรับการสังเคราะห์พอลิเปปไทด์ ซึ่งชี้ให้เห็นว่าส่วนประกอบโปรตีนของไรโบโซมไม่ได้มีส่วนร่วมโดยตรงในการเร่งปฏิกิริยาการสร้างพันธะเปปไทด์ แต่โปรตีนเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างค้ำยันที่อาจช่วยเพิ่มความสามารถของ rRNA ในการสังเคราะห์โปรตีน[ 19 ]

โครงสร้างโมเลกุลของซับยูนิต 30S จากThermus thermophilus [ 20 ] โปรตีนแสดงเป็นสีน้ำเงินและสาย RNA เดี่ยวแสดงเป็นสีน้ำตาล

หน่วยวัดที่ใช้ในการอธิบายหน่วยย่อยของไรโบโซมและชิ้นส่วน rRNA คือหน่วยสเวดเบิร์ก (Svedberg unit)ซึ่งเป็นการวัดอัตราการตกตะกอนในการปั่นเหวี่ยงไม่ใช่ขนาด นี่คือเหตุผลที่ชื่อของชิ้นส่วนต่างๆ ไม่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น ไรโบโซม 70S ของแบคทีเรียประกอบด้วยหน่วยย่อย 50S และ 30S

โปรคาริโอตมีไรโบโซม 70 Sแต่ละอันประกอบด้วยซับยูนิตขนาดเล็ก ( 30S ) และซับยูนิตขนาดใหญ่ ( 50S ) ตัวอย่างเช่นE. coli มีซับยูนิต RNA 16S (ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 1540 ตัว) ที่จับกับโปรตีน 21 ตัว ซับยูนิตขนาดใหญ่ประกอบด้วย ซับยูนิต RNA 5S (นิวคลีโอไทด์ 120 ตัว) ซับยูนิต RNA 23S (นิวคลีโอไทด์ 2900 ตัว) และโปรตีน 31 ตัว[ 14 ]

ไรโบโซมของE. coli (แบคทีเรีย) [ 21 ] : 962
ไรโบโซม หน่วยย่อย อาร์อาร์เอ็นเอ โปรตีนอาร์
ยุค 7050S23S (2904 นิวคลี โอไทด์ )31
5S (120 นิวคลีโอไทด์)
30S16S (1542 นิวคลีโอไทด์)21

การติดฉลากความสัมพันธ์สำหรับตำแหน่งการจับ tRNA บน ไรโบโซม ของ E. coliทำให้สามารถระบุโปรตีนตำแหน่ง A และ P ที่น่าจะเกี่ยวข้องกับกิจกรรมเปปทิดิลทรานสเฟอเรสได้[ 5 ]โปรตีนที่ติดฉลากคือ L27, L14, L15, L16, L2 อย่างน้อย L27 ตั้งอยู่ที่ตำแหน่งผู้ให้ ดังที่แสดงโดย E. Collatz และ AP Czernilofsky [ 22 ] [ 23 ]การวิจัยเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าโปรตีน S1 และ S21 ที่เกี่ยวข้องกับปลาย 3′ ของ RNA ไรโบโซม 16S มีส่วนเกี่ยวข้องในการเริ่มต้นการแปล[ 24 ]

อาร์เคีย

โดยทั่วไปแล้ว ไรโบโซม ของอาร์ เคีย จะถูกระบุว่ามีขนาดใกล้เคียงกับไรโบโซมของแบคทีเรีย โดยเป็นไรโบโซม 70S ที่ประกอบด้วยซับยูนิตขนาดใหญ่ 50S และซับยูนิตขนาดเล็ก 30S [ 25 ]สายโซ่ rRNA มักถูกเรียกว่า 16S, 23S และ 5S เช่นกัน แม้ว่าจะมีแหล่งข้อมูลน้อยมาก (หรืออาจไม่มีเลย) ที่วัดค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนของพวกมันอย่างแท้จริง[ 26 ]อย่างไรก็ตามในระดับลำดับและโครงสร้าง พวกมันมีความใกล้เคียงกับของยูคาริโอตมากกว่าของแบคทีเรีย โปรตีนไรโบโซมพิเศษทุกตัวที่อาร์เคียมีเมื่อเทียบกับแบคทีเรียจะมีคู่ที่เทียบเท่าในยูคาริโอต ในขณะที่ไม่มีความสัมพันธ์ดังกล่าวระหว่างอาร์เคียและแบคทีเรีย[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]

ไรโบโซมของPyrococcus furiosus (อาร์เคีย) [ 30 ] [ 31 ]
ไรโบโซม หน่วยย่อย อาร์อาร์เอ็นเอ โปรตีนอาร์
ยุค 7050S23S (3049 นิวคลี โอไทด์ )42
5S (120 นิวคลีโอไทด์)
30S16S (1495 นิวคลีโอไทด์)26

ยูคาริโอต

เซลล์ยูคาริโอติกมีไรโบโซม 80Sอยู่ในไซโตซอล โดยแต่ละไรโบโซมประกอบด้วย ซับยูนิต ขนาดเล็ก (40S)และขนาดใหญ่ (60S)ซับยูนิต 40S ประกอบด้วยRNA 18S (1900 นิวคลีโอไทด์) และโปรตีน 33 ชนิด[ 32 ] [ 33 ]ซับยูนิตขนาดใหญ่ประกอบด้วยRNA 5S (120 นิวคลีโอไทด์), RNA 28S (4700 นิวคลีโอไทด์), RNA 5.8S (160 นิวคลีโอไทด์) และโปรตีน 49 ชนิด[ 14 ] [ 32 ] [ 34 ]

ยูคาริโอตไซโตซิลิกไรโบโซม ( R. norvegicus ) [ 21 ] : 65
ไรโบโซม หน่วยย่อย อาร์อาร์เอ็นเอ โปรตีนอาร์
ยุค 8060S28S (4718 นิวคลีโอไทด์)49
5.8 วินาที (160 นิวคลีโอไทด์)
5S (120 นิวคลีโอไทด์)
40S18S (1874 nt)33

ในปี พ.ศ. 2520 Czernilofsky ได้ตีพิมพ์งานวิจัยที่ใช้การติดฉลากความสัมพันธ์เพื่อระบุตำแหน่งการจับ tRNA บนไรโบโซมของตับหนู โปรตีนหลายชนิด รวมถึง L32/33, L36, L21, L23, L28/29 และ L13 มีส่วนเกี่ยวข้องว่าอยู่ที่หรือใกล้กับศูนย์กลางการถ่ายโอนเปปไทด์[ 35 ]

พลาสโตริโบโซมและไมโตริโบโซม

ในยูคาริโอต ไรโบโซมมีอยู่ในไมโทคอนเดรีย (บางครั้งเรียกว่าไมโทไรโบโซม ) และในพลาสติดเช่นคลอโรพลาสต์ (เรียกอีกอย่างว่า พลาสโทไรโบโซม) พวกมันประกอบด้วยหน่วยย่อยขนาดใหญ่และขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกันด้วยโปรตีนเป็นอนุภาค 70S หนึ่งอนุภาค[ 14 ]ไรโบโซมเหล่านี้คล้ายกับของแบคทีเรีย และเชื่อกันว่าออร์แกเนลล์เหล่านี้มีต้นกำเนิดมาจากแบคทีเรียแบบพึ่งพาอาศัยกัน [ 14 ] ในบรรดาทั้งสอง ไรโบโซมของคลอโรพลาสต์มีความใกล้เคียงกับของแบคทีเรียมากกว่าไรโบโซมของไมโทคอนเดรีย ชิ้นส่วนของ RNA ไรโบโซมจำนวนมากในไมโทคอนเดรียสั้นลง และในกรณีของ5S rRNAจะถูกแทนที่ด้วยโครงสร้างอื่นในสัตว์และเชื้อรา[ 36 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่งLeishmania tarentolaeมีชุด rRNA ไมโทคอนเดรียที่ลดขนาดลง[ 37 ]ในทางตรงกันข้าม ไมโตริโบโซมของพืชมีทั้ง rRNA ที่ขยายออกและโปรตีนเพิ่มเติมเมื่อเปรียบเทียบกับแบคทีเรีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรตีนที่มีการทำซ้ำของเพนตาไตรโคพีไทด์จำนวนมาก[ 38 ]

สาหร่ายคริปโตโมนาดและคลอราแรคนิโอไฟต์อาจมีนิวคลีโอเมอร์ฟที่มีลักษณะคล้ายนิวเคลียสยูคาริโอตที่เหลืออยู่[ 39 ]ไรโบโซมยูคาริโอต 80S อาจมีอยู่ในช่องที่มีนิวคลีโอเมอร์ฟ

การใช้ประโยชน์จากความแตกต่าง

ความแตกต่างระหว่างไรโบโซมของแบคทีเรียและยูคาริโอตถูกนำมาใช้ประโยชน์โดยนักเคมีเภสัชกรรมในการสร้างยาปฏิชีวนะที่สามารถทำลายการติดเชื้อแบคทีเรียได้โดยไม่ทำอันตรายต่อเซลล์ของผู้ติดเชื้อ เนื่องจากความแตกต่างในโครงสร้าง ไรโบโซม 70S ของแบคทีเรียจึงอ่อนแอต่อยาปฏิชีวนะเหล่านี้ ในขณะที่ไรโบโซม 80S ของยูคาริโอตไม่เป็นเช่นนั้น[ 40 ]แม้ว่าไมโทคอน เดรีย จะมีไรโบโซมที่คล้ายกับของแบคทีเรีย แต่ไมโทคอนเดรียก็ไม่ได้รับผลกระทบจากยาปฏิชีวนะเหล่านี้ เนื่องจากมีเยื่อหุ้มสองชั้นล้อมรอบซึ่งไม่ยอมให้ยาปฏิชีวนะเหล่านี้เข้าไปในออร์แกเนลล์ได้ง่าย[ 41 ]ตัวอย่างที่น่าสนใจคือยาปฏิชีวนะต้านมะเร็งคลอแรมเฟนิคอลซึ่งยับยั้งไรโบโซม 50S ของแบคทีเรียและไรโบโซม 50S ของไมโทคอนเดรียยูคาริโอ[ 42 ]อย่างไรก็ตาม ไรโบโซมในคลอโรพลาสต์นั้นแตกต่างกัน: ความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะในโปรตีนไรโบโซมของคลอโรพลาสต์เป็นลักษณะที่ต้องนำมาใช้เป็นเครื่องหมายด้วยวิศวกรรมพันธุกรรม[ 43 ]

คุณสมบัติทั่วไป

ไรโบโซมชนิดต่างๆ มีโครงสร้างหลักที่คล้ายคลึงกันมาก แม้จะมีขนาดแตกต่างกันมากก็ตาม อาร์เอ็นเอส่วนใหญ่มีการจัดระเบียบอย่างสูงเป็นโครงสร้างตติยภูมิ หลายรูปแบบ เช่นพсевдокнотที่แสดงการเรียงซ้อนแบบแกนร่วม อาร์ เอ็นเอ ส่วนเกินในไรโบโซมขนาดใหญ่จะอยู่ในรูปของการแทรกที่ยาวต่อเนื่องกัน[ 44 ]ทำให้เกิดลูปออกจากโครงสร้างหลักโดยไม่รบกวนหรือเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง[ 14 ]กิจกรรมเร่งปฏิกิริยาทั้งหมดของไรโบโซมดำเนินการโดยอาร์เอ็นเอโปรตีนจะอยู่บนพื้นผิวและดูเหมือนจะช่วยรักษาเสถียรภาพของโครงสร้าง[ 14 ]

โครงสร้างความละเอียดสูง

รูปที่ 4:โครงสร้างอะตอมของซับยูนิต 50S จากHaloarcula marismortuiโปรตีนแสดงด้วยสีน้ำเงิน และสาย RNA สองสายแสดงด้วยสีน้ำตาลและสีเหลือง[ 45 ]บริเวณสีเขียวเล็กๆ ตรงกลางของซับยูนิตคือตำแหน่งออกฤทธิ์

โครงสร้างโมเลกุลทั่วไปของไรโบโซมเป็นที่รู้จักมาตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษ 1970 ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 โครงสร้าง ดังกล่าวได้รับการกำหนดที่ความละเอียดสูงถึงระดับไม่กี่อังสตรอม[ 46 ]

เอกสารฉบับแรกที่ให้โครงสร้างของไรโบโซมที่ความละเอียดระดับอะตอมได้รับการตีพิมพ์เกือบพร้อมกันในช่วงปลายปี 2000 หน่วยย่อย 50S (โปรคาริโอตขนาดใหญ่) ได้รับการกำหนดจากอาร์เคียHaloarcula marismortui [ 45 ]และแบคทีเรียDeinococcus radioduransและโครงสร้างของหน่วยย่อย 30S ได้รับการกำหนดจากแบคทีเรียThermus thermophilus [ 20 ] [ 47 ] การศึกษาโครงสร้างเหล่านี้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 2009 ในเดือนพฤษภาคม 2001 พิกัดเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อสร้าง อนุภาค T. thermophilus 70S ทั้งหมดขึ้นใหม่ที่  ความละเอียด 5.5 Å [ 48 ]

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2548 มีการตีพิมพ์เอกสารสองฉบับที่มีโครงสร้างของไรโบโซม 70S ของ Escherichia coli โดยโครงสร้างของไรโบโซมที่ว่างเปล่าได้รับการกำหนดที่ความละเอียด 3.5  Å โดยใช้การตกผลึกด้วยรังสีเอกซ์ [ 49 ] จากนั้นอีกสองสัปดาห์ต่อมา โครงสร้างที่ได้จากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบไครโอถูกตีพิมพ์[ 50 ]ซึ่งแสดงให้เห็นไรโบโซมที่ความละเอียด 11–15  Åในขณะที่กำลังส่งสายโปรตีนที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่เข้าไปในช่องทางนำโปรตีน

โครงสร้างอะตอมแรกของไรโบโซมที่ซับซ้อนกับ โมเลกุล tRNAและmRNAได้รับการแก้ไขโดยใช้การตกผลึกด้วยรังสีเอกซ์โดยสองกลุ่มอย่างอิสระ ที่ความละเอียด 2.8  Å [ 51 ]และ 3.7  Å [ 52 ] โครงสร้างเหล่า นี้ทำให้สามารถมองเห็นรายละเอียดของการโต้ตอบของ ไรโบโซม Thermus thermophilusกับmRNAและกับtRNAที่จับอยู่ที่ไซต์ไรโบโซมแบบคลาสสิก การโต้ตอบของไรโบโซมกับ mRNA ยาวที่มีลำดับ Shine-Dalgarno ได้รับการแสดงให้เห็นในเวลาต่อมาไม่นานที่ ความละเอียด4.5–5.5  Å [ 53 ]ในปี 2023 การศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบไครโอรายงานโครงสร้าง 1.55 Å ของ ไรโบโซม Escherichia coli 70S ในสถานะการแปล ซึ่งให้รายละเอียดใกล้เคียงอะตอมของการดัดแปลง rRNA การโต้ตอบระหว่าง tRNA-mRNA และการประสานงานของไอออน แผนที่ความละเอียดสูงช่วยให้สามารถระบุตำแหน่งโพลีมอร์ฟิซึมของไรโบโซมและมองเห็นสถานะไฮบริดไคเมอริกชั่วคราวที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนย้าย tRNA ที่ความละเอียดประมาณ 2 Å ผลการค้นพบเหล่านี้ช่วยปรับปรุงความเข้าใจเชิงโครงสร้างของบริเวณการทำงานของไรโบโซมและให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีค่าสำหรับการออกแบบยาปฏิชีวนะ[ 54 ]

ในปี 2011 โครงสร้างอะตอมที่สมบูรณ์แรกของไรโบโซม 80S ของยูคาริโอตจากยีสต์Saccharomyces cerevisiae ได้รับจากการศึกษาผลึกศาสตร์[ 32 ]แบบจำลองนี้เผยให้เห็นสถาปัตยกรรมขององค์ประกอบเฉพาะของยูคาริโอตและการโต้ตอบกับแกนกลางที่อนุรักษ์ไว้ทั่วโลก ในขณะเดียวกัน แบบจำลองที่สมบูรณ์ของโครงสร้างไรโบโซม 40S ของยูคาริโอตในTetrahymena thermophilaได้รับการตีพิมพ์และอธิบายโครงสร้างของหน่วยย่อย 40Sรวมถึงรายละเอียดมากมายเกี่ยวกับการโต้ตอบของหน่วยย่อย 40S กับeIF1ในระหว่าง การเริ่มต้น การแปล[ 33 ]ในทำนองเดียวกัน โครงสร้าง ของหน่วยย่อย 60S ของยูคาริโอต ก็ได้รับการกำหนดจากTetrahymena thermophilaในเชิงซ้อนกับeIF6ด้วย[ 34 ]นอกจากนี้ โครงสร้าง cryo-EM ความละเอียดสูงของไรโบโซม 80S ยูคาริโอตที่ชอบอุณหภูมิสูงซึ่งถูกบันทึกในสองสถานะการหมุนที่ความละเอียด ~2.9 Å และ ~3.0 Å เผยให้เห็นรายละเอียดระดับอะตอมของกลไกการเคลื่อนย้ายยูคาริโอตและพลวัตเชิงโครงสร้างของ eEF2 ระหว่างการไฮโดรไลซิส GTP [ 55 ]

การทำงาน

ไรโบโซมทำหน้าที่แปลรหัสอาร์เอ็นเอส่งสาร (mRNA) ให้เป็นสายโซ่ของกรดอะมิโน (โปรตีน)
ในระหว่างกระบวนการแปลรหัส tRNA ที่มีกรดอะมิโนจะเข้าสู่ไรโบโซมและเรียงตัวกับ mRNA สามตัวที่ถูกต้อง จากนั้นไรโบโซมจะเพิ่มกรดอะมิโนเข้าไปในสายโปรตีนที่กำลังเติบโต

ไรโบโซมเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่ประกอบด้วย RNA และโปรตีนที่เกี่ยวข้อง ทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีน โปรตีนมีความจำเป็นต่อการทำงานหลายอย่างของเซลล์ เช่น การซ่อมแซมความเสียหาย หรือการควบคุมกระบวนการทางเคมี ไรโบโซมอาจลอยอยู่ได้อย่างอิสระในไซโตพลาสซึม หรืออาจเกาะติดอยู่กับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมแบบหยาบหน้าที่หลักของไรโบโซมคือการแปลงรหัสพันธุกรรมให้เป็นลำดับกรดอะมิโน และสร้างพอลิเมอร์โปรตีนจากโมโนเมอร์ของกรดอะมิโน

ไรโบโซมทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการทางชีววิทยาที่สำคัญอย่างยิ่งสองกระบวนการ ได้แก่ การถ่ายโอนเปปไทด์และการไฮโดรไลซิสเปปไทด์

โดยสรุปแล้ว ไรโบโซมมีหน้าที่หลักสองประการ ได้แก่ การถอดรหัสข้อความ และการสร้างพันธะเปปไทด์ หน้าที่ทั้งสองนี้อยู่ในหน่วยย่อยของไรโบโซม แต่ละหน่วยย่อยประกอบด้วย rRNA หนึ่งตัวหรือมากกว่า และโปรตีน r จำนวนมาก หน่วยย่อยขนาดเล็ก (30S ในแบคทีเรียและอาร์เคีย, 40S ในยูคาริโอต) มีหน้าที่ในการถอดรหัส ในขณะที่หน่วยย่อยขนาดใหญ่ (50S ในแบคทีเรียและอาร์เคีย, 60S ในยูคาริโอต) ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาการสร้างพันธะเปปไทด์ ซึ่งเรียกว่ากิจกรรมเปปทิดิลทรานสเฟอเรส หน่วยย่อยขนาดเล็กของแบคทีเรีย (และอาร์เคีย) ประกอบด้วย rRNA 16S และโปรตีน r 21 ตัว ( Escherichia coli ) ในขณะที่หน่วยย่อยขนาดเล็กของยูคาริโอตประกอบด้วย rRNA 18S และโปรตีน r 32 ตัว (Saccharomyces cerevisiae แม้ว่าจำนวนจะแตกต่างกันไปในแต่ละสายพันธุ์) หน่วยย่อยขนาดใหญ่ของแบคทีเรียประกอบด้วย rRNA 5S และ 23S และโปรตีน r 34 ตัว ( E. coli ) ในขณะที่หน่วยย่อยขนาดใหญ่ของยูคาริโอตประกอบด้วย rRNA 5S, 5.8S และ 25S/28S และโปรตีน r 46 ตัว ( S. cerevisiae ; อีกครั้ง จำนวนที่แน่นอนจะแตกต่างกันไปในแต่ละสายพันธุ์) [ 56 ]

การแปล

การแปล mRNA เพื่อสร้างโปรตีน

ไรโบโซมเป็นสถานที่ทำงานของการสังเคราะห์โปรตีนซึ่งเป็นกระบวนการแปลmRNAเป็นโปรตีน mRNA ประกอบด้วยชุดของโคดอนซึ่งไรโบโซมจะถอดรหัสเพื่อสร้างโปรตีน โดยใช้ mRNA เป็นแม่แบบ ไรโบโซมจะเคลื่อนที่ไปตามแต่ละโคดอน (3  นิวคลีโอไทด์ ) ของ mRNA และจับคู่กับกรดอะมิโนที่เหมาะสมซึ่งจัดหาโดยอะมิโนเอซิล-tRNAอะมิโนเอซิล-tRNA มีแอนติโคดอน ที่เสริมกัน ที่ปลายด้านหนึ่งและกรดอะมิโนที่เหมาะสมที่ปลายอีกด้านหนึ่ง เพื่อการจดจำ tRNA ที่เหมาะสมอย่างรวดเร็วและแม่นยำ ไรโบโซมจะใช้การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างขนาดใหญ่ ( การตรวจสอบความถูกต้องเชิงโครงสร้าง ) [ 57 ]หน่วยย่อยไรโบโซมขนาดเล็ก ซึ่งโดยทั่วไปจะจับกับอะมิโนเอซิล-tRNA ที่มีกรดอะมิโนตัวแรกคือเม ไทโอนีน จะจับกับโคดอน AUG บน mRNA และดึงดูดหน่วยย่อยไรโบโซมขนาดใหญ่ ไรโบโซมมีตำแหน่งการจับ RNA สามตำแหน่ง ได้แก่ A, P และ E ตำแหน่ง Aจับกับอะมิโนเอซิล-tRNA หรือปัจจัยปลดปล่อยการยุติ[ 58 ] [ 59 ]ตำแหน่ง Pจับกับเปปทิดิล-tRNA (tRNA ที่จับกับสายโพลีเปปไทด์) และตำแหน่ง E (ทางออก) จับกับ tRNA อิสระ การสังเคราะห์โปรตีนเริ่มต้นที่รหัสเริ่มต้น AUG ใกล้ปลาย 5′ของ mRNA mRNA จับกับตำแหน่ง P ของไรโบโซมก่อน ไรโบโซมจดจำรหัสเริ่มต้นโดยใช้ลำดับ Shine-Dalgarnoของ mRNA ในโปรคาริโอตและกล่อง Kozakในยูคาริโอต

แม้ว่าการเร่งปฏิกิริยาของพันธะเปปไทด์ จะเกี่ยวข้องกับ ไฮดรอกซิล C2 ของอะดีโนซีน ในตำแหน่ง P ของ RNA ในกลไกการเคลื่อนย้ายโปรตอน แต่ขั้นตอนอื่นๆ ในการสังเคราะห์โปรตีน (เช่น การเคลื่อนย้าย) เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของโปรตีน เนื่องจากแกนเร่งปฏิกิริยา ของพวกมัน ทำจาก RNA ไรโบโซมจึงถูกจัดประเภทเป็น " ไรโบไซม์ " [ 60 ]และเชื่อกันว่าพวกมันอาจเป็นส่วนที่เหลือของโลก RNA [ 61 ]

รูปที่ 5:การแปล mRNA (1) โดยไรโบโซม (2) (แสดงเป็น หน่วยย่อย ขนาดเล็กและขนาดใหญ่ ) เป็นสายโพลีเปปไทด์ (3) ไรโบโซมเริ่มต้นที่รหัสเริ่มต้นของ RNA ( AUG ) และสิ้นสุดที่รหัสหยุด ( UAG )

ในภาพที่ 5 ทั้งสองหน่วยย่อยของไรโบโซม ( ขนาดเล็กและขนาดใหญ่ ) จะประกอบกันที่โคดอนเริ่มต้น (ทางด้าน 5' ของmRNA ) ไรโบโซมจะใช้tRNAที่ตรงกับโคดอนปัจจุบัน (ไตรเพล็ต) บน mRNA เพื่อเติมกรดอะมิโนลงในสายโพลีเปปไทด์ กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นกับไตรเพล็ตแต่ละอันบน mRNA ในขณะที่ไรโบโซมเคลื่อนที่ไปทางด้าน 3' ของ mRNA โดยปกติในเซลล์แบคทีเรีย ไรโบโซมหลายตัวจะทำงานพร้อมกันบน mRNA เดียวกัน ทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าโพลีไรโบโซมหรือโพลีโซม

การพับตัวแบบโคทรานสเลชัน

เป็นที่ทราบกันดีว่าไรโบโซมมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการพับโปรตีน[ 62 ] [ 63 ]โครงสร้างที่ได้ด้วยวิธีนี้มักจะเหมือนกับโครงสร้างที่ได้ระหว่างการพับโปรตีนทางเคมี อย่างไรก็ตาม เส้นทางที่นำไปสู่ผลิตภัณฑ์สุดท้ายอาจแตกต่างกัน[ 64 ] [ 65 ]ในบางกรณี ไรโบโซมมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสร้างโปรตีนที่มีรูปแบบการทำงาน ตัวอย่างเช่น หนึ่งในกลไกที่เป็นไปได้ของการพับโปรตีนที่มีปม ลึกนั้น อาศัยไรโบโซมในการผลักโซ่ผ่านห่วงที่ติดอยู่[ 66 ]

การเติมกรดอะมิโนที่ไม่ขึ้นกับการแปลรหัส

การมีอยู่ของโปรตีนควบคุมคุณภาพของไรโบโซม Rqc2 เกี่ยวข้องกับการยืดตัวของโปรตีนที่ไม่ขึ้นกับ mRNA [ 67 ] [ 68 ] การยืดตัวนี้เป็นผลมาจากการเพิ่ม หางCATของไรโบโซม (ผ่าน tRNA ที่นำมาโดย Rqc2) : ไรโบโซมจะขยายปลายCของโปรตีนที่หยุดชะงักด้วยลำดับแบบสุ่มที่ไม่ขึ้นกับการแปลของอะลานีนและรีโอนี[ 69 ] [ 70 ]

ตำแหน่งของไรโบโซม

รูปที่ 6:ไรโบโซมกำลังแปลรหัสโปรตีนซึ่งถูกหลั่งเข้าสู่เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมผ่านกลไกการเปลี่ยนแปลงโดเมนของโปรตีน

ไรโบโซมถูกจัดประเภทเป็น "อิสระ" หรือ "ยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์" [ 71 ] ไรโบโซมอิสระและไรโบโซมที่ยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์แตกต่างกันเพียงแค่การกระจายตัวในเชิงพื้นที่เท่านั้น โครงสร้างของพวกมันเหมือนกัน การที่ไรโบโซมอยู่ในสถานะอิสระหรือยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์นั้นขึ้นอยู่กับการมีลำดับสัญญาณเป้าหมาย ERบนโปรตีนที่กำลังสังเคราะห์ ดังนั้นไรโบโซมแต่ละตัวอาจยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์เมื่อมันกำลังสร้างโปรตีนชนิดหนึ่ง แต่เป็นอิสระในไซโตโซลเมื่อมันกำลังสร้างโปรตีนอีกชนิดหนึ่ง

บางครั้งไรโบโซมถูกเรียกว่าออร์แกเนลล์แต่การใช้คำว่าออร์แกเนลล์มักจำกัดอยู่เฉพาะการอธิบายส่วนประกอบย่อยของเซลล์ที่มีเยื่อฟอสโฟลิปิด ซึ่งไรโบโซมเป็นอนุภาคทั้งหมดจึงไม่มี ด้วยเหตุนี้ บางครั้งไรโบโซมจึงอาจถูกเรียกว่า "ออร์แกเนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้ม" [ 72 ]

ไรโบโซมอิสระ

ไรโบโซมอิสระสามารถเคลื่อนที่ไปได้ทุกที่ในไซโตซอลแต่จะไม่สามารถเข้าไปในนิวเคลียสและออร์แกเนลล์อื่นๆ ของเซลล์ได้ โปรตีนที่เกิดขึ้นจากไรโบโซมอิสระจะถูกปล่อยออกมาในไซโตซอลและนำไปใช้ภายในเซลล์ เนื่องจากไซโตซอลมีกลูตาไธโอน ในความเข้มข้นสูง และเป็นสภาพแวดล้อมแบบรีดิวซ์โปรตีนที่มีพันธะไดซัลไฟด์ซึ่งเกิดจากหมู่ซิสเทอีนที่ถูกออกซิไดซ์ จึงไม่สามารถผลิตขึ้นภายในไซโตซอลได้

ไรโบโซมที่ยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์

เมื่อไรโบโซมเริ่มสังเคราะห์โปรตีนที่จำเป็นในออร์แกเนลล์บางชนิด ไรโบโซมที่สร้างโปรตีนนี้สามารถ "ยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์" ได้ ในเซลล์ยูคาริโอต สิ่งนี้เกิดขึ้นในบริเวณของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER)ที่เรียกว่า "ER แบบหยาบ" สายโซ่โพลีเปปไทด์ที่ผลิตขึ้นใหม่จะถูกแทรกเข้าไปใน ER โดยตรงโดยไรโบโซมที่ทำการสังเคราะห์แบบเวกเตอร์จากนั้นจะถูกขนส่งไปยังปลายทางผ่านทางเส้นทางการหลั่งไรโบโซมที่ยึดติดมักจะผลิตโปรตีนที่ใช้ภายในเยื่อหุ้มพลาสมาหรือถูกขับออกจากเซลล์ผ่านทางเอ็กโซไซโทซิ[ 73 ]

ไบโอเจเนซิส

ในเซลล์แบคทีเรีย ไรโบโซมจะถูกสังเคราะห์ในไซโตพลาสซึมผ่านการถอดรหัสของโอเปรอน ยีนไรโบโซมหลายตัว ในยูคาริโอต กระบวนการนี้เกิดขึ้นทั้งในไซโตพลาสซึมของเซลล์และในนิวคลีโอลัสซึ่งเป็นบริเวณภายในนิวเคลียสของเซลล์กระบวนการประกอบเกี่ยวข้องกับการทำงานที่ประสานกันของโปรตีนมากกว่า 200 ชนิดในการสังเคราะห์และการประมวลผลของ rRNA ทั้งสี่ชนิด รวมถึงการประกอบ rRNA เหล่านั้นเข้ากับโปรตีนไรโบโซม[ 74 ]

ต้นทาง

ไรโบโซมอาจมีต้นกำเนิดมาจากโปรโตริโบโซม[ 75 ]ซึ่งอาจมีศูนย์ถ่ายโอนเปปไทด์ (PTC) ในโลกของ อาร์เอ็นเอ โดยปรากฏเป็นคอมเพล็กซ์ที่จำลองตัวเองได้ ซึ่งต่อมาได้พัฒนาความสามารถในการสังเคราะห์โปรตีนเมื่อกรดอะมิโนเริ่มปรากฏขึ้น[ 76 ]การศึกษาชี้ให้เห็นว่าไรโบโซมโบราณที่สร้างขึ้นจากrRNA เพียงอย่างเดียว อาจพัฒนาความสามารถในการสังเคราะห์พันธะเปปไทด์ได้[ 77 ] [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ]นอกจากนี้ หลักฐานยังชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่าไรโบโซมโบราณเป็นคอมเพล็กซ์ที่จำลองตัวเองได้ โดยที่ rRNA ในไรโบโซมมีวัตถุประสงค์ด้านข้อมูล โครงสร้าง และเร่งปฏิกิริยา เนื่องจากสามารถเข้ารหัสtRNAและโปรตีนที่จำเป็นสำหรับการจำลองตัวเองของไรโบโซมได้[ 82 ]สิ่งมีชีวิตเซลล์สมมุติที่มี RNA ที่สามารถจำลองตัวเองได้แต่ไม่มี DNA เรียกว่าไรโบไซต์ (หรือไรโบเซลล์) [ 83 ] [ 84 ]

เมื่อกรดอะมิโนค่อยๆ ปรากฏขึ้นในโลกของ RNA ภายใต้สภาวะก่อนกำเนิดสิ่งมีชีวิต[ 85 ] [ 86 ]ปฏิสัมพันธ์ของกรดอะมิโนกับ RNA ที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะเพิ่มทั้งขอบเขตและประสิทธิภาพของการทำงานของโมเลกุล RNA ที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา[ 76 ]ดังนั้น แรงผลักดันสำหรับการวิวัฒนาการของไรโบโซมจากเครื่องจักรจำลองตัว เองโบราณ ไปสู่รูปแบบปัจจุบันที่เป็นเครื่องจักรการแปลอาจเป็นแรงกดดันในการคัดเลือกเพื่อรวมโปรตีนเข้ากับกลไกการจำลองตัวเองของไรโบโซม เพื่อเพิ่มความสามารถในการจำลองตัวเอง[ 82 ] [ 87 ] [ 88 ]

ไรโบโซมต่างชนิดกัน

ในปี พ.ศ. 2491 ฟรานซิส คริก ได้เสนอสมมติฐาน "หนึ่งยีน-หนึ่งไรโบโซม-หนึ่งโปรตีน" ซึ่งไรโบโซมแต่ละตัวจะบรรจุข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็นในการเข้ารหัสโปรตีนเพียงตัวเดียว แม้ว่าสมมติฐานนี้จะถูกปฏิเสธในเวลานั้น แต่จากการค้นพบโรคไรโบโซมผิดปกติชนิดแรก คือ โรคโลหิตจางไดมอนด์-แบล็กแฟน ในปี พ.ศ. 2542 ไรโบโซมได้เปลี่ยนจากเครื่องจักรโมเลกุลแบบพาสซีฟไปเป็นเครื่องจักรโมเลกุลขนาดใหญ่แบบไดนามิก[ 89 ] [ 90 ]ไรโบโซมมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันระหว่างสายพันธุ์และแม้กระทั่งภายในเซลล์เดียวกัน ดังที่เห็นได้จากการมีอยู่ของไรโบโซมในไซโตพลาสซึมและไมโทคอนเดรียภายในเซลล์ยูคาริโอติกเดียวกัน นักวิจัยบางคนเสนอว่าความแตกต่างในองค์ประกอบของโปรตีนไรโบโซมในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีความสำคัญต่อการควบคุมยีน กล่าวคือสมมติฐานไรโบโซมเฉพาะทาง[ 91 ] [ 92 ]อย่างไรก็ตาม สมมติฐานนี้เป็นที่ถกเถียงและเป็นหัวข้อของการวิจัยอย่างต่อเนื่อง[ 93 ] [ 94 ]

ความไม่สม่ำเสมอในองค์ประกอบของไรโบโซมได้รับการเสนอครั้งแรกว่ามีส่วนเกี่ยวข้องกับการควบคุมการแปลของการสังเคราะห์โปรตีนโดย Vince Mauro และGerald Edelman [ 95 ] พวกเขาเสนอสมมติฐานตัวกรองไรโบโซมเพื่ออธิบายหน้าที่การควบคุมของไรโบโซม หลักฐานชี้ให้เห็นว่าไรโบโซมเฉพาะที่เฉพาะเจาะจงกับประชากรเซลล์ที่แตกต่างกันอาจส่งผลต่อวิธีการแปลยีน[ 96 ]โปรตีนไรโบโซมบางชนิดแลกเปลี่ยนจากคอมเพล็กซ์ที่ประกอบขึ้นกับสำเนาในไซโตโซล[ 97 ]ซึ่งบ่งชี้ว่าโครงสร้างของ ไรโบโซม ในร่างกายสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยไม่ต้องสังเคราะห์ไรโบโซมใหม่ทั้งหมด

โปรตีนไรโบโซมบางชนิดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำรงชีวิตของเซลล์ ในขณะที่บางชนิดไม่สำคัญ ในยีสต์ที่กำลังแตกหน่อโปรตีนไรโบโซม 14/78 ชนิดไม่จำเป็นต่อการเจริญเติบโต ในขณะที่ในมนุษย์นั้นขึ้นอยู่กับเซลล์ที่ศึกษา[ 98 ]รูปแบบอื่นๆ ของความแตกต่างกัน ได้แก่ การดัดแปลงหลังการแปลของโปรตีนไรโบโซม เช่น การอะเซทิเลชัน การเมทิลเลชัน และการฟอสโฟรีเลชัน[ 99 ] อาราบิโดปซิส [ 100 ] [ 101 ] [ 102 ] [ 103 ]ตำแหน่งการเข้าสู่ไรโบโซมภายในของไวรัส ( IRES ) อาจเป็นตัวกลางในการแปลโดยไรโบโซมที่มีองค์ประกอบแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น หน่วยไรโบโซม 40S ที่ไม่มีeS25ในยีสต์และเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมไม่สามารถดึงดูดCrPV IGR IRESได้[ 104 ]

ความหลากหลายของการดัดแปลง RNA ไรโบโซมมีบทบาทสำคัญในการรักษาโครงสร้างและ/หรือการทำงาน และการดัดแปลง mRNA ส่วนใหญ่พบในบริเวณที่มีการอนุรักษ์สูง[ 105 ] [ 106 ]การดัดแปลง rRNA ที่พบบ่อยที่สุดคือpseudouridylationและ2'-O-methylationของไรโบ[ 107 ]

ดูเพิ่มเติม

  • คอมพิวเตอร์ในห้องปฏิบัติการจำลองการเคลื่อนที่ของไรโบโซม
  • บทบาทของไรโบโซมโดย กเวน วี. ไชลด์ส คัดลอกมาไว้ที่นี่
  • ไรโบโซมในโปรตีโอพีเดีย — สารานุกรมสามมิติแบบร่วมมือกันฟรีเกี่ยวกับโปรตีนและโมเลกุลอื่นๆ
  • ตระกูลโปรตีนไรโบโซมใน ExPASy เก็บถาวรเมื่อ 30 เมษายน 2554 ที่Wayback Machine
  • โมเลกุลประจำเดือนเก็บถาวรเมื่อ 27 ตุลาคม 2009 ที่Wayback Machine © RCSB Protein Data Bank :
    • ไรโบโซมถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 14 พฤศจิกายน 2010 ที่Wayback Machine
    • ปัจจัยการยืดตัว (Elongation Factors) ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 16 มีนาคม 2011 ที่Wayback Machine
    • พระราชวัง
  • โครงสร้างสามมิติของไรโบโซมจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในฐานข้อมูล EM Data Bank (EMDB)
  • สาธารณสมบัติ บทความนี้ได้นำเนื้อหาที่เป็นสาธารณสมบัติจากScience PrimerของNCBI มา ใช้ โดยเก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 8 ธันวาคม 2552
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ribosome&oldid=1361299286#Structure "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไรโบโซม

ไรโบโซม ( / ˈ r aɪ b ə z oʊ m , - s oʊ m / ) คืออนุภาคไรโบนิวคลีโอโปรตีนที่พบในเซลล์ ทุกชนิด

ภาพรวม

ลำดับของ RNA ที่เข้ารหัสลำดับของ กรดอะมิโน ในโปรตีนจะถูกถอดรหัสเป็น สาย mRNA ( messenger RNA ) ไรโบโซมจะจับกับโมเลกุล mRNA และใช้ลำดับนิว คลีโอไทด์ ของ RNA เพื่อกำหนดลำดับของกรดอะมิโนที่จำเป็นในการสร้างโปรตีน กรดอะมิโนจะถูกเลือกและนำไปยังไรโบโซมโดย โมเลกุล...

การค้นพบ

ไรโบโซมถูกสังเกตครั้งแรกในช่วงกลางทศวรรษ 1950 ในรูปของอนุภาคหรือเม็ดที่มีความหนาแน่นสูงโดยนักชีววิทยาเซลล์ ชาวโรมาเนีย-อเมริกัน George Emil Palade โดยใช้กล้องจุลทรรศน์ อิเล็กตรอน [ 8 ] ในตอนแรกเรียกว่า เม็ด Palade เนื่องจากโครงสร้างที่เป็นเม็ด [ 9 ] คำว่า...

โครงสร้าง

ไรโบโซมเป็น อนุภาคไรโบนิวคลีโอโปรตีน ที่สร้างขึ้นจาก สารประกอบ ของไรโบโซมอาร์เอ็นเอและโปรตีน จัดเรียงเป็นสองหน่วยย่อยไรโบโซม หน่วยหนึ่งใหญ่และอีกหน่วยหนึ่งเล็ก ไรโบโซมเป็น เครื่องจักรโมเลกุล ที่ซับซ้อนซึ่งมีอยู่ใน เซลล์ ทั้งหมดทั้ง โปรคาริโอต และ ยู คาริโอต...