Ribosomer – cellens proteinfabriker: funktion, struktur och betydelse

Ribosomer – cellens proteinfabriker: Upptäck struktur, funktion och betydelse för proteinsyntes i prokaryoter och eukaryoter.

Ribosomer är viktiga cellorganeller. Den utför RNA-översättning och bygger proteiner från aminosyror med budbärar-RNA som mall. Ribosomer finns i alla levande celler, såväl prokaryoter som eukaryoter.

En ribosom är en blandning av protein och RNA som börjar tillverkas i cellens nukleolus. Nucleolus finns i mitten av cellkärnan. Kärnan skyddas av kärnhöljet och släpper ut saker genom kärnporerna.

Ribosomen har till uppgift att tillverka nya proteiner. Det gör den genom att röra sig längs en RNA-sträng och bygga ett protein baserat på den kod som den läser. Att göra ett protein på detta sätt kallas översättning. Ribosomer finns vanligtvis i det grova endoplasmatiska retikulumet, men kan också finnas i hela cytoplasman.

Struktur

Ribosomer består av två underenheter — en liten och en stor — som tillsammans bildar den funktionella ribosomen. Båda underenheterna innehåller RNA (rRNA) och många olika proteiner. rRNA utgör inte bara en stomme utan är även katalytiskt aktivt; peptidyltransferas-aktiviteten (som binder aminosyror till varandra) är i själva verket en funktion av rRNA, vilket gör ribosomen till ett ribozyme.

Storleken på ribosomer anges i Svedberg-enheter (S). Typiska former är:

• Prokaryota ribosomer: 70S (består av 50S + 30S underenheter).
• Eukaryota ribosomer: 80S (består av 60S + 40S underenheter).
• Mitochondriella och kloroplastiska ribosomer: liknar ofta prokaryota ribosomer, vilket speglar deras evolutionära ursprung.

Funktion och översättningsprocessen

Ribosomer läser av budbärar-RNA (mRNA) tre nukleotider åt gången (ett kodon) och sätter ihop motsvarande aminosyror till en polypeptidkedja. Översättningen sker i tre huvudsteg:

• Initiering: ribosomens underenheter och initieringsfaktorer samlas på början av mRNA.
• Elongation: tRNA bär in aminosyror som matchar kodon på mRNA; peptidbindningar bildas i peptidyltransferase-centret.
• Terminering: ett stoppkodon känns igen av stopp- eller release-faktorer och den nybildade proteinkedjan släpps.

Under aktiv translation kan flera ribosomer binda samma mRNA och bilda så kallade polysomer (polyribosomer), vilket ökar produktionskapaciteten för ett enskilt mRNA.

Var i cellen finns ribosomer?

• Fria ribosomer i cytoplasman: syntetiserar proteiner som ska stanna i cytosolen eller transporteras till kärnan, mitokondrier och andra organeller.
• Ribosomer bundna till det grova endoplasmatiska retikulumet: producerar membranproteiner och sekretoriska proteiner som transporteras via Golgiapparaten.
• Ribosomer i mitokondrier och kloroplaster: tillverkar vissa proteiner som krävs för dessa organellers funktion och som härstammar från deras bakterie-liknande ursprung.

Syntes och montering

I eukaryota celler börjar rRNA-transkription och initial montering av ribosomala underenheter i Nucleolus. Där sätts rRNA ihop med ribosomala proteiner till partiella underenheter som sedan exporteras genom kärnporerna till cytoplasman för slutlig mognad och sammansättning.

Betydelse för medicin och biologi

Ribosomer är centrala mål för många antibiotika. Flera antibiotikagrupper hämmar specifika funktioner i bakteriella ribosomer (t.ex. 30S- eller 50S-underenheterna) och blockerar därmed bakteriell proteinsyntes utan att i samma grad påverka eukaryota ribosomer. Exempelvis påverkar tetracykliner, aminoglykosider och makrolider translationen på olika sätt.

Störningar i ribosomproduktion eller ribosomala proteiner kan leda till sjukdomar, så kallade ribosomopatier (t.ex. Diamond–Blackfan anemi). Dessutom finns samband mellan ribosomfunktion och cancer, eftersom hög proteinsyntes ofta krävs för snabb celltillväxt.

Fakta och siffror

• Antalet ribosomer per cell varierar—snabbt delande celler och vävnader med hög proteinsyntes kan ha tiotusentals ribosomer per cell.
• Strukturer av ribosomer har kunnat lösas i detalj med tekniker som kryo-elektronmikroskopi (cryo-EM), vilket gett insikt i hur antibiotika binder och hur translationen fungerar på molekylär nivå.

Sammanfattning

Ribosomer är universella maskiner för proteinsyntes, byggda av rRNA och proteiner, nödvändiga för cellens funktion och överlevnad. De utför översättning av mRNA till proteiner, finns både fria och membranbundna i eukaryota celler och är viktiga mål för läkemedel samt centrala för flera sjukdomsprocesser.

Ribosoms struktur

Ribosomer består av två saker: en liten ribosomal underenhet som läser mRNA, medan den stora underenheten förenar aminosyror till en polypeptidkedja. Varje underenhet består av en eller flera ribosomala RNA-molekyler (rRNA) och en mängd olika proteiner.

Eukaryoter har 80S-ribosomer, som var och en består av en liten (40S) och en stor (60S) underenhet. Deras lilla underenhet har en 16S RNA-underenhet (som består av 1540 nukleotider) som är bunden till 21 proteiner. Den stora underenheten har en 5S RNA (120 nukleotider), en 28S RNA (4700 nukleotider), en 5.8S RNA (160 nukleotider) underenheter och 46 proteiner.

Figur 2: Stor (röd) och liten (blå) underenhet passar ihop.

Frågor och svar

F: Vad är ribosomer?

F: Var finns ribosomer?

F: Hur tillverkas ribosomer?

F: Vart flyttas ribosomerna efter att de har tillverkats?

F: Vad är ribosomernas uppgift?

F: Hur många ribosomer behövs i varje cell?

F: Hur får cellerna det antal ribosomer som behövs?

Sök med bokstav