Τι είναι η βιοσύνθεση του ριβοσώματος;

Η βιοσύνθεση του ριβοσώματος είναι η διαδικασία μέσω της οποίας σχηματίζονται οργανίδια που είναι γνωστά ως ριβοσώματα μέσα σε ένα κύτταρο. Τα ριβοσώματα είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία του κυττάρου λόγω του ρόλου τους στη σύνθεση πρωτεϊνών. Η διαδικασία της βιοσύνθεσης του ριβοσώματος είναι τόσο πολύπλοκη όσο και εξαιρετικά εξελικτικά διατηρημένη, πράγμα που σημαίνει ότι τα μονοπάτια της είναι παρόμοια σε διαφορετικούς τύπους οργανισμών. Η βιοσύνθεση ριβοσωμάτων έχει μελετηθεί τόσο in vivo, εντός ζωντανών κυττάρων, όσο και in vitro, ως μέρος εργαστηριακού περιβάλλοντος.

Ένα βασικό συστατικό του κυττάρου, τα ριβοσώματα πραγματοποιούν τη διαδικασία της μετάφρασης. Σε μετάφραση, οι γενετικές πληροφορίες που κωδικοποιούνται σε κομμάτια ριβονουκλεϊκού οξέος αγγελιοφόρου (mRNA) αντιστοιχίζονται με αντίστοιχες πληροφορίες που μεταφέρονται από μόρια μεταφοράς RNA (tRNA), καθένα από τα οποία φέρει ένα συγκεκριμένο αμινοξύ. Τα αμινοξέα συγκεντρώνονται στο ριβόσωμα για να σχηματίσουν μια πρωτεΐνη. Η παραγωγή ριβοσωμάτων απαιτεί υψηλή ενεργειακή εισροή, οπότε ο ρυθμός βιοσύνθεσης του ριβοσώματος σε ένα κύτταρο εξαρτάται τόσο από την ανάγκη για πρωτεΐνες όσο και από την ποσότητα θρεπτικών συστατικών στο εξωκυττάριο περιβάλλον

Τα ριβοσώματα αποτελούνται από ριβοσωμικό RNA (rRNA) και ριβοσωματικές πρωτεΐνες. Για να συντεθούν ριβοσωμικές πρωτεΐνες, πρέπει να γίνει η ίδια διαδικασία μετάφρασης που χρησιμοποιείται για την παραγωγή άλλων πρωτεϊνών. Οι γενετικοί κώδικες για τις ριβοσωμικές πρωτεΐνες μεταφέρονται από θραύσματα που ονομάζονται πρόδρομα mRNA (προ-mRNA). Τα προ-mRNAs, όπως και άλλα μόρια RNA, μεταγράφονται από το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) του κυττάρου στον πυρήνα, που είναι μια θέση μέσα στον πυρήνα. Μετά τη μεταγραφή, τα προ-mRNA υποβάλλονται σε επεξεργασία από ένζυμα και μεταφέρονται στο κυτταρόπλασμα, όπου τα ριβοσώματα τα μεταφράζουν σε ριβοσωματικές πρωτεΐνες.

Το rRNA δημιουργείται μέσω πολύπλοκων βιοχημικών διεργασιών που συμβαίνουν στον πυρήνα. Στο πρώτο βήμα, το πρόδρομο rRNA (pre-rRNA) μεταγράφεται από το DNA. Το pre-rRNA στη συνέχεια τροποποιείται σε ώριμο rRNA από ένζυμα στον πυρήνα. Καθώς συμβαίνει τροποποίηση, το rRNA αρχίζει να μεταναστεύει από τον πυρήνα προς τις εξωτερικές περιοχές του πυρήνα ή το νουκλεόπλασμα.

Σε αυτό το σημείο της διαδικασίας, οι ριβοσωματικές πρωτεΐνες που έχουν συντεθεί στο κυτταρόπλασμα εισάγονται στον πυρήνα και συγκεντρώνονται στο rRNA. Αυτό παράγει τις δύο ριβοσωμικές υπομονάδες, τα κύρια συστατικά του ριβοσώματος. Το ριβόσωμα, σχεδόν πλήρες, βγαίνει από τον πυρήνα και υποβάλλεται σε τελική επεξεργασία στο κυτταρόπλασμα.

Η διαδικασία της βιοσύνθεσης ριβοσωμάτων εξακολουθεί να μελετάται σε ζωντανά κύτταρα, λόγω του επιπέδου πολυπλοκότητάς της. Συχνά διεξάγονται μελέτες στο εργαστήριο για το Saccharomyces cerevisiae, ένα είδος εκκολαπτόμενης μαγιάς. Έχει επίσης βρεθεί ότι τα βακτηριακά ριβοσώματα μπορούν να συντεθούν in vitro, έξω από έναν οργανισμό, χρησιμοποιώντας rRNA και ριβοσωματικές πρωτεΐνες.