TUGAS BIOLOGI SEL RESUME JURNAL “ORGANEL SEL RIBOSOM”
THE STRUCTURAL BASIS OF LARGE RIBOSOMAL SUBUNIT FUNCTION (Peter B. Moore 1 and Thomas A. Steitz ) Published:26 January 2009© 2009 BioMed Central Ltd Correspondence: Peter B Moore
[email protected] and Author Affiliations Department of Chemistry, Chemistry, Yale University, New Haven, CT 06520-8107, 0652 0-8107, USA Journal of Biology 2009, 8:8 doi:10.1186/jbiol103
Kelompok 5 Ajeng Budi Anggreiny (3415115802) Juwita Candra Dewi (3415106774) Ninin Suryani (3415115837)
Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Jakarta 2013
ABSTRAK
Struktur kristal ribosom diterbitkan dalam dua tahun terakhir telah merevolusi pemahaman kita tentang struktur ribonucleoprotein, dan lebih khusus lagi, struktur dasar dari ikatan peptida membentuk suatu aktivitas pada ribosom. Pada pembahasan ini lebih kepada perkembangan kristalografi yang memungkinkan untuk memecahkan struktur tersebut. Hal ini juga membahas informasi yang diperoleh dari struktur ini tentang arsitektur tiga-dimensi dari subunit besar ribosom, mekanisme yang memfasilitasi pembentukan ikatan peptida, dan cara antibiotik menghambat fungsi subunit besar. Secara keseluruhan, telah dibuktikan bahwa ribosom merupakan enzim RNA pada sintesis protein.
PENDAHULUAN
Selain RNA messenger untuk setiap protein sedang dalam produksi, setiap sel mengandung RNA transfer untuk setiap asam amino yang digunakan dalam pembentukan protein, aminoasil tRNA sintetase untuk mengisi antikodon tRNA, memfasilitasi faktor protein, dan akhirnya ribosom, mengarahkan enzim yang digunakakn untuk mengkatalisis sintesis protein mRNA. Kedua subunit ribosom melakukan fungsi yang jelas berbeda selama sintesis protein. Demikian pula, kristalografi ribosom tidak terhambat oleh kurangnya alat komputasi lebih daripada virus kristalografi. Superkomputer yang tersedia pada awal 1990-an akan cukup untuk melakukan semua perhitungan yang diperlukan untuk memecahkan struktur kristal ribosom, dan pada akhir 1990-an semua perhitungan yang diperlukan dapat dilaksanakan dalam beberapa hari. Secara fungsional, ribosom adalah polimerase. Seperti polimerase DNA dan RNA polimerase, mereka mengkatalisasi sintesis biopolimer dari kelas kimia tunggal, dan urutan dari anggota tertentu dari ribosom dengan ditentukan oleh interaksi dengan template asam nukleat. Ada tiga situs untuk mengikat tRNA pada ribosom: situs A, dimana tRNA aminoasil disampaikan oleh mRNA, situs P di mana tRNA peptidil, dan situs E di mana deacylated tRNA dilepaskan dari ribosom. Polipeptida baru terbentuk memanjang dengan proses yang dimulai dengan molekul mRNA terikat pada ribosom, tRNA deacylated di situs E, tRNA peptidil di situs P, dan kosong situs A.
Pada langkah pertama, sebuah tRNA aminoacylated antikodon yang komplementer terhadap kodon mRNA disajikan dalam situs A dikirim ke ribosom oleh faktor protein yang di prokariota disebut EF-Tu, dan tRNA deacylated di situs E meninggalkan ribosom.
Struktur ribosom resolusi rendah
Kedua subunit ribosom melakukan fungsi yang jelas berbeda selama sintesis protein. Sintesis program subunit protein ribosomal kecil, ia mengikat mRNA dan memediasi interaksi antara kodon mRNA dan tRNA anticodons. Subunit besar berisi situs transferase peptidil, situs di mana ikatan peptida terbentuk. Konsisten dengan fungsi mereka, subunit kecil berinteraksi dengan ujung antikodon yang mengandung tRNA, dan subunit besar berinteraksi terutama dengan termini CCA mereka. Ada situs A, situs P, dan situs E pada kedua subunit. Kedua subunit berinteraksi dengan faktor-faktor protein yang memfasilitasi fungsi ribosom, dan interaksi intersubunit penting dalam semua tahap sintesis protein. The mol wt ribosom berkisar dari sekitar 2,5 x106 di prokariota menjadi sekitar 4,5 x106 pada eukariota lebih tinggi, dan ribosom khas adalah sekitar dua - pertiga RNA dan protein satu ketiga. Subunit besar ribosom prokariotik sedimen di sekitar 50S, dan berisi satu RNA besar (23S rRNA), satu RNAS kecil (5S rRNA), dan sekitar 35 protein yang berbeda, sebagian besar dari mereka dalam copy tunggal. Bentuk keseluruhan ribosom ditentukan dengan mikroskop elektron lebih dari 25 tahun yang lalu. Pada 40 resolusi Å, subunit besar sekitar 250 Å dengan diameter tiga proyeksi radial menonjol dari tepi wajah datar, satu besar di tengah (tonjolan pusat), dan dua yang lebih kecil di sekitar 02:00 dan 10:00 relatif terhadap tonjolan pusat. Tonjolan pusat termasuk 5S rRNA dan protein yang terkait. Bentuk datar dari subunit dengan tonjolan sampai pusat, yang disebut tampilan mahkota, tonjolan yang tepat termasuk protein ribosom L7/L12, dan tonjolan kiri berisi L1 protein ribosom.
STRUKTUR
Sekitar tahun 1995, resolusi peta kerapatan elektron mikroskopis ribosom meningkat sebagai konsekuensi dari kesempurnaan teknik rekonstruksi partikel tunggal yang dapat diterapkan pada mikrograf ribosom tertanam dalam es vitreous. Selain untuk lebih menggambarkan morfologi ribosom, gambar-gambar ditingkatkan membuktikan bahwa subunit besar berisi sebuah terowongan yang membentang dari kira-kira tengah bentuk datar ke sisi jauh dari subunit kecil ribosom 70S sebagai studi elektron mikroskopi.
Menunjukkan bahwa situs transferase peptidil terletak di ujung terowongan yang paling dekat dengan subunit kecil ribosom.
LINGKUP REVIEW
Menggambarkan struktur atom ribosom berasal dari resolusi tinggi studi X - ray yang muncul pada Agustus 2000, dan sejak itu banyak telah diterbitkan. Struktur saat ini dikenal meliputi struktur 2,4 Å resolusi subunit besar dari Haloarcula marismortui (18), struktur resolusi 3.0 Å , dan struktur resolusi 3,2 Å dari subunit kecil dari Thermus thermophilus, dan 3.1 struktur resolusi Å dari subunit besar radiodurans Deinococcus dari . Selain itu, ada banyak struktur kompleks rendah substrat mol wt, inhibitor dan ligan antibiotik terikat ini subunit ribosom, serta model 70S ribosom dari T. thermophilus dengan mRNA, tRNA, dan analog tRNA terikat berasal dari 5,5 Å resolusi kepadatan elektron peta . Bab ini dimulai dengan penjelasan tentang bagaimana struktur kristal dari ribosom ditentukan, dan diakhiri dengan penelaahan terhadap informasi yang telah muncul itu terbatas pada subunit besar karena tidak mungkin untuk melakukan keadilan untuk kedua subunit ribosom 70S dan di satu review format ini. Informasi tambahan dapat ditemukan dalam tinjauan yang telah muncul di tempat lain dalam dua tahun terakhir.
Ribosom Kristalografi
Struktur subunit ribosom besar. Menurut marismortui, itu adalah struktur terbesar dari perakitan asimetris ditentukan pada resolusi atom. Ribosom dapat digunakan untuk penyelidikan kristalografi.
Kristal
Kristal yang lentur untuk resolusi berkisar 3,5 Å, merupakan sine qua non untuk makromolekul penentuan struktur kristal. Pertama kristal tiga dimensi-sional subunit ribosom ditumbuhkan di laboratorium HG Wittman pada tahun 1980 oleh Yonath et al.
Kristalografi
Meskipun teknologi kristalografi itu mungkin tidak sampai ke tugas ribosom penentuan struktur kristal ketika pertama kali ditanam pada tahun 1980, 10 tahun kemudian, ketika kristal yang lentur untuk resolusi tinggi telah diperoleh, semua teknologi X - ray dan
komputasi yang diperlukan berada di tempat : radiasi synchrotron, pembekuan kristal, phosphorimaging deteksi, dan komputer requiste dan program. Strategi untuk memecahkan struktur subunit ribosom besar dari H. marismortui, secara singkat, adalah untuk memulai pada resolusi sangat rendah menggunakan data 100-16 resolusi Å, di mana kekuatan hamburan senyawa kluster atom berat ditingkatkan hingga 100 kali lipat, dan untuk memeriksa validitas dari posisi atom berat dengan fase yang berasal dari resolusi 20 Å cryo elektron mikroskop (EM) rekonstruksi. Hal ini menyebabkan peta pertama ribosom elektron kepadatan, pada 9 resolusi Å, yang menunjukkan kepadatan yang sesuai dengan fitur makromolekul dikenali (46). Peta ini menyediakan sarana untuk melanjutkan untuk semakin resolusi yang lebih tinggi. Penjelasan lebih lengkap tentang cobaan dan penderitaan yang mengarah dari kristal pertama yang struktur atom pertama berikut.
Komponen Ribosom
Terbuat dari 2 subunit
Terdiri dari subunit besar dan subunit kecil
Subunit dibuat dalam nucleolus
(30S bakteri dan 50S, 40S dan 60S Eukariota)
Salah satu yang lebih besar, "50S" (Swedberg) Sedimentasi coeficient, adalah gambaran atas. Lebih kecil "30S"
Struktur Ribosom Prokariot
Ribosom pada E. coli adalah berdiameter 25 nm, memiliki massa 2520 Da , dan terdiri dari dua subunit yang tidak sama
30S subunit adalah 930 Da dengan 21 protein dan 16S rRNA
50S subunit adalah 1590 Da dengan 31 protein dan dua rRNA: 23S rRNA dan 5S rRNA
Struktur Ribosom Eukariot
Ribosom pada mitokondria dan kloroplas sangat mirip dengan ribosom prokariotik
Ribosom sitoplasma lebih besar dan lebih kompleks, tapi struktural dan fungsionalnya mirip
40S subunit mengandung 30 protein dan 18S RNA.
60S subunit mengandung 40 protein dan rRNA 3.
mRNA dikaitkan dengan 30S subunit
Dua situs mengikat tRNA (P dan situs A) yang terletak di rongga dibentuk oleh asosiasi dari 2 subunit.
Pertumbuhan benang rantai peptida melalui "terowongan" yang melewati 40S (30S bakteri) subunit.
Terletak dekat dengan retikulum endoplasma atau di sitoplasma, baik secara tunggal atau dalam kelompok yang disebut polyribosomes
Fungsi
Ribosom mengkatalisis dua langkah reaksi kimia yang melibatkan ikatan kovalen, yaitu pembentukan ikatan peptida dan hidrolisis ikatan ester selama proses penghentian.
Ribosom pada dasarnya sebuah pabrik protein. Subunit masing-masing memiliki peran dalam pembuatan protein
Sintesis Protein
Proses dimulai dari DNA melalui " transkripsi "
"Terjemahan " yang mana ribosom masuk terjadi pada saat protein yang terbentuk dari kode pada mRNA
Ribosom melakukan terjemahan dari tiga nukleotida
DNA dan RNA memiliki nukleotida, yang menentukan jenis protein
3 nukleotida = asam amino 1 protein
Ribosom dan RNA
mRNA dengan kode untuk protein yang terletak di subunit 30S
tRNA bertanggung jawab untuk membawa asam amino ke mRNA. Setiap tRNA memiliki triplet nukleotida sendiri yang mengikat pencocokan triplet pada mRNA, tRNA dengan kode AAA (triple adenin) akan cocok dengan mRNA yang memiliki kode UUU (triple urasil)
Inisiasi : Tahap pertama dari penerjemahan
Terjemahan dimulai ketika mRNA melekat pada 30S
tRNA datang dan mengikat mRNA mana kode nukleotida cocok
Hal ini memicu 50S mengikat 30S. 50S adalah di mana semua tRNA akan mengikat.
Pemanjangan : Tahap kedua
Dua situs mengikat 50S: Sebuah situs situs dan P, yang membantu dalam penerjemahan terus
Pertama tRNA di situs A terhubung. Sekarang pindah ke situs P sebagai pendekatan tRNA lain
Kedua tRNA mengikat ke situs A
Bentuk ikatan peptida antara asam amino dari tRNA (metionin dan p rolin)
Pertama tRNA terlepas dari asam amino, lalu meninggalkan ribosom. Kedua tRNA masih memiliki prolin dan metionin.
tRNA meninggalkan sekarang bergerak ke situs P. Ribosom siap menerima tRNA yang lain dan melanjutkan proses
Setiap tRNA menambahkan asam amino lain untuk tumbuh rantai peptida (dengan demikian " perpanjangan ")
Terminasi : Tahapan akhir
Ribosom bergerak sepanjang triplet nukleotida satu per satu
Ribosom mencapai " kodon stop, " rantai peptida selesai.
tRNA terakhir meninggalkan ribosom, meninggalkan rantai peptida selesai
Ribosom memisahkan dari mRNA
Subunit ribosom juga memisahkan, dan akan tetap seperti ini sampai mRNA lain datang untuk memulai proses
