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 peter.moore@yale.edu and Author Affiliations

Department of Chemistry, Yale University, New Haven, CT 06520-8107, 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 prolin)

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