Ribozom
| Hücre biyolojisi ⓘ | |
|---|---|
| Hayvan hücresi diyagramı | |
 Tipik bir hayvan hücresinin bileşenleri:
|
Ribozomlar ( /ˈraɪbəˌsoʊm, -boʊ-/), Palade granülleri olarak da adlandırılır (keşfeden George Palade'den sonra ve granüler yapılarından dolayı), tüm hücrelerde bulunan, biyolojik protein sentezini (mRNA çevirisi) gerçekleştiren makromoleküler makinelerdir. Ribozomlar, polipeptit zincirleri oluşturmak için amino asitleri haberci RNA (mRNA) moleküllerinin kodonları tarafından belirtilen sırayla birbirine bağlar. Ribozomlar iki ana bileşenden oluşur: küçük ve büyük ribozomal alt birimler. Her alt birim bir veya daha fazla ribozomal RNA (rRNA) molekülünden ve birçok ribozomal proteinden (RP'ler veya r-proteinler) oluşur. Ribozomlar ve ilişkili moleküller translasyon aparatı olarak da bilinir. ⓘ
Genel bakış
Bir proteindeki amino asitlerin sırasını kodlayan DNA dizisi, bir mesajcı RNA zincirine kopyalanır. Ribozomlar haberci RNA'lara bağlanır ve belirli bir proteini oluşturmak için doğru amino asit dizisini belirlemek için dizilerini kullanır. Amino asitler, ribozoma giren ve bir anti-kodon kök döngüsü aracılığıyla haberci RNA zincirine bağlanan transfer RNA (tRNA) molekülleri tarafından seçilir ve ribozoma taşınır. Haberci RNA'daki her kodlama üçlüsü (kodon) için, tam anti-kodon eşleşmesine sahip olması gereken ve büyüyen bir polipeptit zincirine dahil edilmek üzere doğru amino asidi taşıyan benzersiz bir transfer RNA vardır. Protein üretildikten sonra, işlevsel bir üç boyutlu yapı üretmek için katlanabilir. ⓘ
Bir ribozom, RNA ve protein komplekslerinden oluşur ve bu nedenle bir ribonükleoprotein kompleksidir. Her bir ribozom, birbirlerine bağlı alt birimler olarak adlandırılan küçük (30S) ve büyük (50S) bileşenlerden oluşur:
- (30S) esas olarak kod çözme işlevine sahiptir ve aynı zamanda mRNA'ya bağlıdır
- (50S) esas olarak katalitik bir işleve sahiptir ve aminoasillenmiş tRNA'lara da bağlıdır. ⓘ
Proteinlerin yapı taşlarından sentezi dört aşamada gerçekleşir: başlama, uzama, sonlanma ve geri dönüşüm. Tüm mRNA moleküllerindeki başlangıç kodonu AUG dizisine sahiptir. Dur kodonu UAA, UAG veya UGA'dan biridir; bu kodonları tanıyan tRNA molekülleri olmadığından, ribozom çevirinin tamamlandığını kabul eder. Bir ribozom bir mRNA molekülünü okumayı bitirdiğinde, iki alt birim ayrılır ve genellikle parçalanır, ancak yeniden kullanılabilir. Ribozomlar ribozimdir, çünkü amino asitleri birbirine bağlayan katalitik peptidil transferaz aktivitesi ribozomal RNA tarafından gerçekleştirilir. ⓘ
Ribozomlar genellikle kaba endoplazmik retikulumu oluşturan hücre içi membranlarla ilişkilidir. ⓘ
Üç-domain sistemindeki bakteri, arke ve ökaryotlardan gelen ribozomlar, ortak bir kökenin kanıtı olarak dikkate değer ölçüde birbirlerine benzerler. Boyutları, dizilimleri, yapıları ve proteinin RNA'ya oranı bakımından farklılık gösterirler. Yapıdaki farklılıklar, bazı antibiyotiklerin bakterilerin ribozomlarını inhibe ederek onları öldürmesine izin verirken, insan ribozomlarının etkilenmemesini sağlar. Tüm türlerde, birden fazla ribozom aynı anda tek bir mRNA zinciri boyunca hareket edebilir (bir polisom olarak), her biri belirli bir diziyi "okur" ve karşılık gelen bir protein molekülü üretir. ⓘ
Ökaryotik hücrelerin mitokondriyal ribozomları işlevsel olarak bakterilerdekilerin birçok özelliğine benzer ve mitokondrinin muhtemel evrimsel kökenini yansıtır. ⓘ
Keşif
Ribozomlar ilk olarak 1950'lerin ortalarında Romanyalı-Amerikalı hücre biyoloğu George Emil Palade tarafından elektron mikroskobu kullanılarak yoğun parçacıklar veya granüller olarak gözlemlenmiştir. "Ribozom" terimi 1958 yılının sonunda bilim adamı Haguenau tarafından önerilmiştir:
Sempozyum sırasında anlamsal bir zorluk ortaya çıktı. Bazı katılımcılara göre "mikrozomlar", mikrozom fraksiyonundaki ribonükleoprotein partiküllerinin diğer protein ve lipid materyalleriyle kontamine olması anlamına gelirken; diğerlerine göre mikrozomlar, partiküllerle kontamine olmuş protein ve lipidlerden oluşmaktadır. "Mikrozomal partiküller" ifadesi yeterli görünmemektedir ve "mikrozom fraksiyonunun ribonükleoprotein partikülleri" çok gariptir. Toplantı sırasında, çok tatmin edici bir isme ve kulağa hoş gelen "ribozom" kelimesi önerildi. "Ribozom" 35 ila 100S arasında değişen boyutlardaki ribonükleoprotein parçacıklarını tanımlamak için kabul edilirse mevcut karışıklık ortadan kalkacaktır.
- Albert, Mikrozomal Partiküller ve Protein Sentezi ⓘ
Albert Claude, Christian de Duve ve George Emil Palade, ribozomun keşfi nedeniyle 1974 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne ortaklaşa layık görülmüştür. Nobel Kimya Ödülü 2009 yılında ribozomun ayrıntılı yapısını ve mekanizmasını belirledikleri için Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. Steitz ve Ada E. Yonath'a verilmiştir. ⓘ
Yapı
Ribozom karmaşık bir hücresel makinedir. Büyük ölçüde ribozomal RNA (rRNA) olarak bilinen özelleşmiş RNA'nın yanı sıra düzinelerce farklı proteinden oluşur (tam sayı türler arasında biraz farklılık gösterir). Ribozomal proteinler ve rRNA'lar, genellikle ribozomun büyük ve küçük alt birimi olarak bilinen farklı boyutlardaki iki ayrı ribozomal parça halinde düzenlenmiştir. Ribozomlar birbirine uyan iki alt birimden oluşur (Şekil 2) ve protein sentezi sırasında mRNA'yı bir polipeptit zincirine çevirmek için tek olarak çalışır (Şekil 1). Eşit büyüklükte olmayan iki alt birimden oluştukları için eksenleri çaplarından biraz daha uzundur. ⓘ
Prokaryotik ribozomlar
Prokaryotik ribozomlar yaklaşık 20 nm (200 Å) çapındadır ve %65 rRNA ve %35 ribozomal proteinlerden oluşur. Ökaryotik ribozomların çapı 25 ila 30 nm (250-300 Å) arasındadır ve rRNA-protein oranı 1'e yakındır. Kristalografik çalışmalar, polipeptit sentezi için reaksiyon bölgesine yakın ribozomal proteinlerin bulunmadığını göstermiştir. Bu durum, ribozomların protein bileşenlerinin peptit bağı oluşum katalizine doğrudan katılmadığını, daha ziyade bu proteinlerin rRNA'nın protein sentezleme yeteneğini artırabilecek bir iskele görevi gördüğünü düşündürmektedir (Bkz. Ribozim). ⓘ
Prokaryotların ve ökaryotların ribozomal alt birimleri oldukça benzerdir. ⓘ
Ribozomal alt birimleri ve rRNA parçalarını tanımlamak için kullanılan ölçü birimi, boyuttan ziyade santrifüjdeki çökelme oranının bir ölçüsü olan Svedberg birimidir. Bu, parça isimlerinin neden birbirini tutmadığını açıklar: örneğin, bakteriyel 70S ribozomları 50S ve 30S alt birimlerinden oluşur. ⓘ
Prokaryotlar, her biri bir küçük (30S) ve bir büyük (50S) alt birimden oluşan 70S ribozomlara sahiptir. Örneğin E. coli, 21 proteine bağlı bir 16S RNA alt birimine (1540 nükleotitten oluşan) sahiptir. Büyük alt birim ise 5S RNA alt birimi (120 nükleotit), 23S RNA alt birimi (2900 nükleotit) ve 31 proteinden oluşur. ⓘ
ⓘE. coli (bir bakteri) ribozomu ribozom alt birim rRNA'lar r-proteinler 70S 50S 23S (2904 nt) 31 5S (120 nt) 30S 16S (1542 nt) 21
E. coli ribozomu üzerindeki tRNA bağlanma bölgeleri için afinite etiketi, büyük olasılıkla peptidiltransferaz aktivitesiyle ilişkili A ve P bölgesi proteinlerinin tanımlanmasına izin vermiştir; etiketlenen proteinler L27, L14, L15, L16, L2'dir; E. Collatz ve A.P. Czernilofsky tarafından gösterildiği gibi en azından L27 donör bölgede yer almaktadır. Ek araştırmalar, S1 ve S21 proteinlerinin 16S ribozomal RNA'nın 3′-ucu ile birlikte translasyonun başlatılmasında rol oynadığını göstermiştir. ⓘ
Arkeal ribozomlar
Arkeal ribozomlar, 50S büyük alt birim, 30S küçük alt birimden oluşan ve üç rRNA zinciri içeren 70S ribozom olmak üzere bakterilerle aynı genel boyutları paylaşır. Bununla birlikte, dizi düzeyinde, ökaryotik olanlara bakteriyel olanlardan çok daha yakındırlar. Arkelerin bakterilere kıyasla sahip olduğu her ekstra ribozomal proteinin ökaryotik bir karşılığı varken, arkeler ve bakteriler arasında böyle bir ilişki yoktur. ⓘ
Ökaryotik ribozomlar
Ökaryotlar, sitozollerinde bulunan ve her biri küçük (40S) ve büyük (60S) alt birimlerden oluşan 80S ribozomlara sahiptir. 40S alt biriminde 18S RNA (1900 nükleotid) ve 33 protein bulunur. Büyük alt birim ise 5S RNA (120 nükleotid), 28S RNA (4700 nükleotid), 5.8S RNA (160 nükleotid) alt birimlerinden ve 46 proteinden oluşur. ⓘ
ⓘökaryotik sitozolik ribozomlar (R. norvegicus) ribozom alt birim rRNA'lar r-proteinler 80S 60S 28S (4718 nt) 49 5.8S (160 nt) 5S (120 nt) 40S 18S (1874 nt) 33
1977 yılında Czernilofsky, sıçan karaciğer ribozomları üzerindeki tRNA bağlanma bölgelerini tanımlamak için afinite etiketlemesi kullanan bir araştırma yayınlamıştır. L32/33, L36, L21, L23, L28/29 ve L13 dahil olmak üzere çeşitli proteinlerin peptidil transferaz merkezinde ya da yakınında olduğu tespit edilmiştir. ⓘ
Plastoribozomlar ve mitoribozomlar
Ökaryotlarda ribozomlar mitokondride (bazen mitoribozom olarak da adlandırılır) ve kloroplast gibi plastidlerde (plastoribozom olarak da adlandırılır) bulunur. Ayrıca proteinlerle birlikte tek bir 70S parçacığına bağlanmış büyük ve küçük alt birimlerden oluşurlar. Bu ribozomlar bakterilerinkine benzer ve bu organellerin simbiyotik bakteriler olarak ortaya çıktığı düşünülmektedir İkisinden kloroplastik ribozomlar bakteriyel olanlara mitokondriyal olanlardan daha yakındır. Mitokondrilerdeki ribozomal RNA'nın birçok parçası kısalmış ve 5S rRNA durumunda, hayvanlarda ve mantarlarda başka yapılarla değiştirilmiştir. Özellikle, Leishmania tarentolae minimalize edilmiş bir mitokondriyal rRNA setine sahiptir. Buna karşılık, bitki mitoribozomları hem uzatılmış rRNA'ya hem de bakterilere kıyasla ek proteinlere, özellikle de birçok pentatrikopetid tekrar proteinine sahiptir. ⓘ
Cryptomonad ve chlorarachniophyte algleri, körelmiş bir ökaryotik çekirdeğe benzeyen bir nükleomorf içerebilir. Nükleomorf içeren bölmede ökaryotik 80S ribozomları mevcut olabilir. ⓘ
Farklılıklardan faydalanmak
Bakteriyel ve ökaryotik ribozomlar arasındaki farklar, enfekte kişinin hücrelerine zarar vermeden bakteriyel bir enfeksiyonu yok edebilecek antibiyotikler yaratmak için farmasötik kimyagerler tarafından kullanılmaktadır. Yapılarındaki farklılıklar nedeniyle, bakteriyel 70S ribozomları bu antibiyotiklere karşı savunmasızken, ökaryotik 80S ribozomları savunmasız değildir. Mitokondriler bakteriyel ribozomlara benzer ribozomlara sahip olsalar da, mitokondriler bu antibiyotiklerden etkilenmezler çünkü bu antibiyotikleri organelin içine kolayca kabul etmeyen çift bir zarla çevrilidirler. Bununla birlikte, kayda değer bir karşı örnek, bakteriyel 50S ve ökaryotik mitokondriyal 50S ribozomlarını başarıyla inhibe eden antineoplastik antibiyotik kloramfenikolü içerir. Mitokondri için söylenenler, ribozomal proteinlerdeki antibiyotik direncinin genetik mühendisliğinde bir belirteç olarak kullanılacak bir özellik olduğu kloroplastlar için söylenemez. ⓘ
Ortak özellikler
Çeşitli ribozomlar, boyutlarındaki büyük farklılıklara rağmen oldukça benzer olan bir çekirdek yapıyı paylaşırlar. RNA'nın büyük bir kısmı çeşitli üçüncül yapısal motifler, örneğin koaksiyel istiflenme sergileyen psödoknotlar halinde yüksek oranda organize olmuştur. Daha büyük ribozomlardaki ekstra RNA, çekirdek yapıyı bozmadan veya değiştirmeden çekirdek yapının dışında döngüler oluşturacak şekilde birkaç uzun sürekli ekleme halindedir. Ribozomun tüm katalitik aktivitesi RNA tarafından gerçekleştirilir; proteinler yüzeyde bulunur ve yapıyı stabilize ediyor gibi görünür. ⓘ
Yüksek çözünürlüklü yapı
Ribozomun genel moleküler yapısı 1970'lerin başından beri bilinmektedir. 2000'li yılların başlarında, yapı birkaç ångström mertebesinde yüksek çözünürlüklerde elde edilmiştir. ⓘ
Ribozomun yapısını atomik çözünürlükte veren ilk makaleler 2000 yılının sonlarında neredeyse eşzamanlı olarak yayınlandı. 50S (büyük prokaryotik) alt birimi arkeon Haloarcula marismortui ve bakteri Deinococcus radiodurans'tan, 30S alt biriminin yapısı ise Thermus thermophilus'tan belirlenmiştir. Bu yapısal çalışmalar 2009 yılında Nobel Kimya Ödülü'ne layık görülmüştür. Mayıs 2001'de bu koordinatlar, T. thermophilus 70S parçacığının tamamını 5,5 Å çözünürlükte yeniden yapılandırmak için kullanıldı. ⓘ
Kasım 2005'te Escherichia coli 70S ribozomunun yapılarını içeren iki makale yayınlandı. Boş bir ribozomun yapısı X-ışını kristalografisi kullanılarak 3.5 Å çözünürlükte belirlenmiştir. Ardından, iki hafta sonra, yeni sentezlenmiş bir protein ipliğini protein ileten kanala geçirme eylemi sırasında ribozomu 11-15 Å çözünürlükte gösteren kriyo-elektron mikroskobuna dayalı bir yapı yayınlandı. ⓘ
Ribozomun tRNA ve mRNA molekülleriyle kompleks oluşturan ilk atomik yapıları, X-ışını kristalografisi kullanılarak iki grup tarafından bağımsız olarak 2,8 Å ve 3,7 Å çözünürlükte çözülmüştür. Bu yapılar, Thermus thermophilus ribozomunun mRNA ve klasik ribozomal bölgelere bağlı tRNA'larla etkileşimlerinin ayrıntılarını görmeyi sağlamaktadır. Ribozomun Shine-Dalgarno dizileri içeren uzun mRNA'larla etkileşimleri bundan kısa bir süre sonra 4,5-5,5 Å çözünürlükte görselleştirildi. ⓘ
2011 yılında, Saccharomyces cerevisiae mayasından ökaryotik 80S ribozomunun ilk tam atomik yapısı kristalografi ile elde edildi. Model, ökaryotlara özgü elementlerin mimarisini ve bunların evrensel olarak korunmuş çekirdekle etkileşimini ortaya koymaktadır. Aynı zamanda, Tetrahymena thermophila'daki ökaryotik 40S ribozomal yapısının tam modeli yayınlanmış ve 40S alt biriminin yapısının yanı sıra 40S alt biriminin çeviri başlatma sırasında eIF1 ile etkileşimi hakkında çok şey tanımlanmıştır. Benzer şekilde, ökaryotik 60S alt birim yapısı da eIF6 ile kompleks halinde Tetrahymena thermophila'dan belirlenmiştir. ⓘ
İşlev
Ribozomlar, protein sentezleme işlevi gören RNA ve ilişkili proteinlerden oluşan küçük parçacıklardır. Proteinler, hasarın onarılması veya kimyasal süreçlerin yönlendirilmesi gibi birçok hücresel işlev için gereklidir. Ribozomlar sitoplazma içinde yüzer halde veya endoplazmik retikuluma bağlı olarak bulunabilir. Ana işlevleri genetik kodu bir amino asit dizisine dönüştürmek ve amino asit monomerlerinden protein polimerleri oluşturmaktır. ⓘ
Ribozomlar, peptidil transferi ve peptidil hidrolizi olarak adlandırılan son derece önemli iki biyolojik süreçte katalizör görevi görür "PT merkezi, protein uzaması sırasında protein bağlarının üretilmesinden sorumludur". ⓘ
Özetle, ribozomların iki ana işlevi vardır: mesajın kodunun çözülmesi ve peptit bağlarının oluşturulması. Bu iki işlev ribozomal alt birimlerde bulunur. Her alt birim bir veya daha fazla rRNA'dan ve birçok r-proteinden oluşur. Küçük alt birim (bakteri ve arkelerde 30S, ökaryotlarda 40S) kod çözme işlevine sahipken, büyük alt birim (bakteri ve arkelerde 50S, ökaryotlarda 60S) peptidil-transferaz aktivitesi olarak adlandırılan peptid bağlarının oluşumunu katalize eder. Bakteriyel (ve arkeal) küçük alt birim 16S rRNA ve 21 r-proteini (Escherichia coli) içerirken, ökaryotik küçük alt birim 18S rRNA ve 32 r-proteini (Saccharomyces cerevisiae; sayılar türler arasında değişse de) içerir. Bakteriyel büyük alt birim 5S ve 23S rRNA'ları ve 34 r-proteini (E. coli) içerirken, ökaryotik büyük alt birim 5S, 5.8S ve 25S/28S rRNA'ları ve 46 r-proteini (S. cerevisiae; yine kesin sayılar türler arasında değişir) içerir. ⓘ
Çeviri
Ribozomlar, mRNA'nın proteine çevrilmesi süreci olan protein biyosentezinin iş yerleridir. mRNA, proteini oluşturmak için ribozom tarafından kodu çözülen bir dizi kodondan oluşur. Ribozom, mRNA'yı şablon olarak kullanarak mRNA'nın her bir kodonunu (3 nükleotid) geçer ve bir aminoasil-tRNA tarafından sağlanan uygun amino asit ile eşleştirir. Aminoasil-tRNA bir ucunda tamamlayıcı bir antikodon ve diğer ucunda uygun amino asit içerir. Uygun tRNA'nın hızlı ve doğru bir şekilde tanınması için ribozom büyük konformasyonel değişiklikler (konformasyonel prova okuma) kullanır. Tipik olarak ilk amino asit metiyonin içeren bir aminoasil-tRNA'ya bağlı olan küçük ribozomal alt birim, mRNA üzerindeki bir AUG kodonuna bağlanır ve büyük ribozomal alt birimi işe alır. Ribozom, A, P ve E olarak adlandırılan üç RNA bağlanma bölgesi içerir. A bölgesi bir aminoasil-tRNA'yı veya sonlandırma serbest bırakma faktörlerini bağlar; P bölgesi bir peptidil-tRNA'yı (poli-peptit zincirine bağlı bir tRNA) bağlar; ve E bölgesi (çıkış) serbest bir tRNA'yı bağlar. Protein sentezi mRNA'nın 5' ucuna yakın bir başlangıç kodonu AUG ile başlar. mRNA ilk olarak ribozomun P bölgesine bağlanır. Ribozom, prokaryotlarda mRNA'nın Shine-Dalgarno dizisini ve ökaryotlarda Kozak kutusunu kullanarak başlangıç kodonunu tanır. ⓘ
Peptit bağının katalizi, bir proton mekiği mekanizmasında RNA'nın P bölgesi adenozininin C2 hidroksilini içermesine rağmen, protein sentezindeki diğer adımlar (translokasyon gibi) protein konformasyonlarındaki değişikliklerden kaynaklanır. Katalitik çekirdekleri RNA'dan oluştuğu için ribozomlar "ribozim" olarak sınıflandırılır ve RNA dünyasının kalıntıları olabilecekleri düşünülür. ⓘ
Şekil 5'te, her iki ribozomal alt birim (küçük ve büyük) başlangıç kodonunda (mRNA'nın 5' ucuna doğru) bir araya gelir. Ribozom, polipeptit zincirine bir amino asit eklemek için mRNA üzerindeki mevcut kodonla (üçlü) eşleşen tRNA'yı kullanır. Bu, ribozom mRNA'nın 3' ucuna doğru hareket ederken mRNA üzerindeki her üçlü için yapılır. Genellikle bakteri hücrelerinde, birkaç ribozom tek bir mRNA üzerinde paralel çalışarak poliribozom veya polisom adı verilen yapıyı oluşturur. ⓘ
Kotranslasyonel katlanma
Ribozomun protein katlanmasına aktif olarak katıldığı bilinmektedir. Bu şekilde elde edilen yapılar genellikle proteinin kimyasal olarak yeniden katlanması sırasında elde edilenlerle aynıdır; ancak nihai ürüne giden yollar farklı olabilir. Bazı durumlarda ribozom, işlevsel protein formunun elde edilmesinde çok önemlidir. Örneğin, derin düğümlü proteinlerin olası katlanma mekanizmalarından biri, ribozomun zinciri bağlı döngü boyunca itmesine dayanır. ⓘ
Çeviriden bağımsız amino asitlerin eklenmesi
Ribozom kalite kontrol proteini Rqc2'nin varlığı mRNA'dan bağımsız protein uzaması ile ilişkilidir. Bu uzama, CAT kuyruklarının ribozomal eklenmesinin (Rqc2 tarafından getirilen tRNA'lar aracılığıyla) bir sonucudur: ribozomlar, durmuş bir proteinin C-terminusunu rastgele, çeviriden bağımsız alanin ve treonin dizileriyle uzatır. ⓘ
Ribozom konumları
Ribozomlar "serbest" ya da "membrana bağlı" olarak sınıflandırılır. ⓘ
Serbest ve zara bağlı ribozomlar sadece uzaysal dağılımları açısından farklılık gösterir; yapı olarak aynıdırlar. Ribozomun serbest ya da zara bağlı durumda olması, sentezlenen protein üzerinde ER-hedefleyen bir sinyal dizisinin varlığına bağlıdır, bu nedenle tek bir ribozom bir protein üretirken zara bağlı olabilir, ancak başka bir protein üretirken sitozolde serbest olabilir. ⓘ
Ribozomlar bazen organel olarak adlandırılır, ancak organel teriminin kullanımı genellikle bir fosfolipid membranı içeren alt hücresel bileşenleri tanımlamakla sınırlıdır, ribozomlar ise tamamen partiküllüdür, bunu yapmazlar. Bu nedenle ribozomlar bazen "membranöz olmayan organeller" olarak tanımlanabilir. ⓘ
Serbest ribozomlar
Serbest ribozomlar sitozolün herhangi bir yerinde hareket edebilir, ancak hücre çekirdeği ve diğer organellerin dışında tutulurlar. Serbest ribozomlardan oluşan proteinler sitozole salınır ve hücre içinde kullanılır. Sitozol yüksek konsantrasyonlarda glutatyon içerdiğinden ve bu nedenle indirgeyici bir ortam olduğundan, oksitlenmiş sistein kalıntılarından oluşan disülfit bağları içeren proteinler burada üretilemez. ⓘ
Membrana bağlı ribozomlar
Bir ribozom bazı organellerde ihtiyaç duyulan proteinleri sentezlemeye başladığında, bu proteini yapan ribozom "zara bağlı" hale gelebilir. Ökaryotik hücrelerde bu, endoplazmik retikulumun (ER) "kaba ER" adı verilen bir bölgesinde gerçekleşir. Yeni üretilen polipeptit zincirleri, vektörel sentezi üstlenen ribozom tarafından doğrudan ER'ye yerleştirilir ve daha sonra salgı yolu aracılığıyla hedeflerine taşınır. Bağlı ribozomlar genellikle plazma membranı içinde kullanılan proteinleri üretir veya ekzositoz yoluyla hücreden dışarı atılır. ⓘ
Biyogenez
Bakteri hücrelerinde ribozomlar, çoklu ribozom gen operonlarının transkripsiyonu yoluyla sitoplazmada sentezlenir. Ökaryotlarda ise bu süreç hem hücre sitoplazmasında hem de hücre çekirdeği içinde bir bölge olan nükleolusta gerçekleşir. Birleştirme süreci, dört rRNA'nın sentezi ve işlenmesinde 200'den fazla proteinin koordineli işlevinin yanı sıra bu rRNA'ların ribozomal proteinlerle birleştirilmesini içerir. ⓘ
Kökeni
Ribozom ilk olarak bir RNA dünyasında ortaya çıkmış, kendi kendini kopyalayan bir kompleks olarak görünmüş ve ancak daha sonra amino asitler ortaya çıkmaya başladığında protein sentezleme yeteneğini geliştirmiş olabilir. Çalışmalar, yalnızca rRNA'dan oluşan antik ribozomların peptit bağlarını sentezleme yeteneğini geliştirmiş olabileceğini düşündürmektedir. Buna ek olarak, kanıtlar eski ribozomların kendi kendini kopyalayan kompleksler olduğuna güçlü bir şekilde işaret etmektedir; ribozomlardaki rRNA'nın bilgi, yapısal ve katalitik amaçları vardı çünkü ribozomal kendi kendini kopyalama için gerekli tRNA'ları ve proteinleri kodlamış olabilirdi. Kendi kendini kopyalayan RNA'ya sahip ancak DNA'sı olmayan varsayımsal hücresel organizmalara ribosit (veya ribosel) adı verilir. ⓘ
Amino asitler prebiyotik koşullar altında RNA dünyasında yavaş yavaş ortaya çıktıkça, katalitik RNA ile etkileşimleri katalitik RNA moleküllerinin hem işlev aralığını hem de verimliliğini artıracaktır. Dolayısıyla, ribozomun kendi kendini kopyalayan eski bir makineden translasyon makinesi olarak günümüzdeki haline evrilmesindeki itici güç, kendi kendini kopyalama kapasitesini arttırmak için proteinleri ribozomun kendi kendini kopyalama mekanizmalarına dahil etmeye yönelik seçici baskı olabilir. ⓘ
Heterojen ribozomlar
Ribozomlar, aynı ökaryotik hücrelerde sitoplazmik ve mitokondri ribozomlarının varlığının kanıtladığı gibi, türler arasında ve hatta aynı hücre içinde bileşimsel olarak heterojendir. Bazı araştırmacılar, memelilerde ribozomal proteinlerin bileşimindeki heterojenliğin gen düzenlemesi için önemli olduğunu, yani özelleşmiş ribozom hipotezini öne sürmüşlerdir. Ancak bu hipotez tartışmalıdır ve devam eden araştırmaların konusudur. ⓘ
Ribozom bileşimindeki heterojenliğin protein sentezinin translasyonel kontrolüne dahil olduğu ilk olarak Vince Mauro ve Gerald Edelman tarafından öne sürülmüştür. Ribozomların düzenleyici işlevlerini açıklamak için ribozom filtresi hipotezini önermişlerdir. Kanıtlar, farklı hücre popülasyonlarına özgü özel ribozomların genlerin nasıl çevrildiğini etkileyebileceğini öne sürmüştür. Bazı ribozomal proteinler bir araya getirilmiş kompleksten sitozolik kopyalarla değiş tokuş edilir, bu da in vivo ribozomun yapısının tamamen yeni bir ribozom sentezlenmeden değiştirilebileceğini düşündürmektedir. ⓘ
Bazı ribozomal proteinler hücresel yaşam için kesinlikle kritik öneme sahipken diğerleri değildir. Tomurcuklanan mayada 14/78 ribozomal protein büyüme için gerekli değildir, insanlarda ise bu durum çalışılan hücreye bağlıdır. Diğer heterojenlik biçimleri arasında ribozomal proteinlerde asetilasyon, metilasyon ve fosforilasyon gibi post-translasyonel modifikasyonlar yer alır. Arabidopsis, Viral iç ribozom giriş bölgeleri (IRES'ler), bileşimsel olarak farklı ribozomlar tarafından yapılan çevirilere aracılık edebilir. Örneğin, maya ve memeli hücrelerinde eS25 içermeyen 40S ribozomal birimleri CrPV IGR IRES'i alamaz. ⓘ
Ribozomal RNA modifikasyonlarının heterojenliği yapısal bakım ve/veya işlevde önemli bir rol oynar ve çoğu mRNA modifikasyonu yüksek oranda korunmuş bölgelerde bulunur. En yaygın rRNA modifikasyonları psödouridilasyon ve ribozun 2'-O metilasyonudur. ⓘ