RYBOSOMY

Budowa rybosomów prokariotycznych i

Budowa rybosomów prokariotycznych i

eukariotycznych

eukariotycznych

Poznanie struktury rybosomu

Poznanie struktury rybosomu

• Obserwacje mikroskopowe

• Metodę ultrawirowania wykorzystano w celu poznania

wielkości rybosomów oraz ich składników

• Badania ochrony przed nukleazą

- miejsca styku rRNA i białek

Dr. James Lake

A- 30S

B- 50 S

C-70S

Wirowanie w gradiencie gęstości sacharozy:
szybkość migracji składników komórki zależy od ich
stałych sedymentacji

Poznanie struktury rybosomu

Poznanie struktury rybosomu

• Analiza połączeń między białkami

- zidentyfikowanie par lub grup białek położonych obok siebie w rybosomie

• Analiza dwuwymiarowego rozdziału elektroforetycznego w żelu

poliakrylamidowym białek rybosomowych

- identyfikacja białek pod względem masy cząsteczkowej, punku izoelektycznego i

składu aminokwasowego

• Mikroskopia elektronowa

-

zidentyfikowanie białek położonych na powierzchni rybosomu

• Technika tworzenia wiązań kowalencyjnych pod wpływem światła

-

dochodzi do utworzenia dimeru pirymidynowego między pierwszą zasadą

antykodonu tRNA znajdującego się w miejscu P i cytozyną w pozycji 1400 rRNA 16S

Poznanie struktury rybosomu

Poznanie struktury rybosomu

• Ukierunkowane sondowanie za pomocą rodników

hydroksylowych

Rejony 16S rRNA E .coli, które bezpośrednio
stykają się z rybosomowym białkiem S5.

Metodę tę wykorzystano do określenia dokładnego
położenia białka rybosomowego S5 w rybosomie E. coli

Poznanie struktury rybosomu

Poznanie struktury rybosomu

• Analiza dyfrakcji neutronowej
-

znakowano deuterem dwa z 21 białek podjednostki 30S E. coli

- obliczano odległość między środkami mas znakowanych deuterem białek

w rekonstytuowanej podjednostce

Położenie 21 białek w podjednostce 30S

Model upakowania
rRNA 16S w
podjednostce 30S

.

5’

środkowy

3’

Rybosomy – dojrzewanie rRNA u prokariontów

Rybosomy – dojrzewanie rRNA u prokariontów

rozcięcie pre-RNA na fragmenty
zawierające rRNA następuje dzięki RNazie
III

7 operonów rrn u E. coli

kolejnych modyfikacji dokonują RNaza M5, M16 i M23

Struktura genów rRNA u eukariontów

Struktura genów rRNA u eukariontów

wysoko konserwowane
sekwencje 18S, 5.8S i
28S rRNA

różnej wielkości
sekwencje
przerywnikowe

RNA pol I

RNA pol III

5S RNA jest transkrybowany z
osobnej jednostki transkrypcyjnej

Rybosomy – dojrzewanie rRNA u eukariontów

Rybosomy – dojrzewanie rRNA u eukariontów

-białka rybosomalne opłaszczaja pre-rRNA w jąderku
- pre-rRNP - pre-ribonucleoprotein particles

-- w pre-rRNA dochodzi do wielu swoistych metylacji ryboz
- „małe jąderkowe RNP” – snoRNP
(snoRNP = snoRNA + specyficzne białka)

Struktura podjednostek 30S i 70S

Struktura podjednostek 30S i 70S

Ułożenie rRNA i białek w

Ułożenie rRNA i białek w

rybosomach

rybosomach

Miejsca aktywne na rybosomie

Miejsca aktywne na rybosomie

5

Transferaza peptydylowa jest rybozymem

Transferaza peptydylowa jest rybozymem

Kompletne cząsteczki 23S rRNA katalizują wytworzenie wiązania peptydowego

N-acetylofenyloalanina

fenyloalanina

Doświadczenie z użyciem 23 rRNA
E.coli

Syntetyczne fragmenty 23S
rRNA

Rybosomowe RNA pełnią rolę nadrzędną w syntezie

Rybosomowe RNA pełnią rolę nadrzędną w syntezie

białka

białka

• Hydroliza jednego specyficznego wiązania w 16S rRNA całkowicie blokuję

syntezę białka

• Pominięcie jednego białka w rekonstrukcji podjednostki 30S prowadzi do

zmniejszenia aktywności rybosomu, lecz nie do utraty funkcji

• Sekwencja nukleotydowa 16S rRNA jest odpowiedzialna za wybór miejsca

”start” na mRNA

• Pierwsza zasada antykodonu tRNA znajdującego się w miejscu P, paruje z

zasadą ulokowaną w konserwatywnej, 14 nukleotydowej sekwencji 16S

rRNA

• Koniec 3’ ramienia akceptorowego tRNA oddziałuje z konserwatywnym

miejscem 23S rRNA

• Rybosomy właściwie pozbawione białek nadal katalizują tworzenie wiązań

peptydowych

• Większość antybiotyków wpływających na syntezę białka oddziałuje z

rybosomowym RNA, a nie z białkami

mRNA jest skręcony o 45

o

w miejscach P i A

rybosomu

Struktura 16S rRNA

Struktura 16S rRNA

Miejsca oddziaływań 23S rRNA i 16S rRNA

Miejsca oddziaływań 23S rRNA i 16S rRNA

rRNA może zmieniać swoją konformację

rRNA może zmieniać swoją konformację

Struktura 23S i 5S rRNA

Struktura 23S i 5S rRNA

• Koniec 3’ 16S rRNA oddziałuje bezpośrednio z mRNA podczas inicjacji

translacji.

• Specyficzne regiony 16S rRNA oddziałują bezpośrednio z regionem

antykodonu tRNA w miejscach A i P rybosomu.

• 23S rRNA oddziałuje z końcem terminalnym CCA peptydylo-tRNA

tRNA w miejscach A i P rybosomu.

• Oddziaływanie między podjednostkami rybosomu obejmuje interakcje

pomiędzy 16S i 23S rRNA.

• Sekwencje 5S rRNA są znacznie mniej konserwowane ewolucyjnie w

porównaniu z głównymi rRNA. 5S rRNA charakteryzują się obecnością

dużej ilości struktur drugorzędowych.

• Sekwencja eukariotycznego 5.8S rRNA odpowiada 5’ terminalnemu

końcowi prokariotycznego 23S rRNA.

Charakterystyka rRNA

Charakterystyka rRNA