Wat zijn de rollen van ribosomen in de eiwitsynthese?
Ribosomen zijn structuren in een biologische cel, 'fabrieken' genoemd vanwege hun unieke rol bij het samenstellen van de eiwitten die de functie van de cel vormen en definiëren. Eiwitten zijn complexe chemische verbindingen die 'de bouwstenen van het leven' worden genoemd. De instructieformules worden gecodeerd in het genetische DNA (deoxyribonucleïnezuur) in de centrale kern van een cel. Eiwitsynthese is het gebied van moleculaire biologie dat de processen bestudeert waardoor deze DNA-code wordt vertaald in functionele eiwitten. De rol van ribosomen in de eiwitsynthese is van cruciaal belang.
Ten eerste maakt DNA in een proces dat transcriptie wordt genoemd een functionele kopie van zichzelf, RNA genaamd (ribonucleïnezuur). Dit wordt specifiek messenger RNA (mRNA) genoemd vanwege zijn functie om de gecodeerde instructies aan ribosomen te leveren. Onderweg maakt RNA gefragmenteerde kopieën van zichzelf genaamd transfer RNA (tRNA). Deze kopieën worden vrijgegeven om te binden met vrije organische verbindingen in de cel genaamd aminozuren.
Ondertussen bindt mRNA aan een ribosoom, dat de informatie begint te "lezen" in een proces dat vertaling wordt genoemd. De informatie vertegenwoordigt een reeks van veel verschillende aminozuren. Terwijl het wordt gelezen, worden de overeenkomende codes van tRNA aangetrokken tot het ribosoom en dragen de bijgevoegde lading over. Een voor een wordt zo een keten van aminozuren gecreëerd totdat het eiwit is voltooid en mRNA de afgifte ervan uit het ribosoom signaleert.
De rol van ribosomen bij de eiwitsynthese lijkt op een lineaire assemblagelijn van aminozuren tot afgewerkte eiwitten. DNA en RNA zijn zelf lineaire ketens van vier chemische moleculen die nucleotiden worden genoemd - adenine, cytosine, thymine in DNA of uracil in RNA en guanine - respectievelijk afgekort als A, C, T of U en G. De zeer lange keten van deze nucleotiden in mRNA is verwant aan een ticker tape die ribosomen lezen en vertalen naar de specifieke aminozuren die de code vertegenwoordigt.
Ribosomen zijn zelf gemaakt van eiwitten en strengen van RNA. Ze kunnen worden beschouwd als twee functionele subeenheden, die elk binden aan messenger of RNA overbrengen. De ribosomen bij eiwitsynthese beginnen het assemblageproces wanneer het een specifieke reeks nucleotiden in mRNA tegenkomt, namelijk AUG. De sequentie van nucleotiden UAG, een codon genoemd, is de instructie om de productie te stoppen en de twee subeenheden van een ribosoom scheiden, waardoor het eiwit in het proces vrijkomt.
In de laatste stap zijn ribosomen helemaal niet betrokken bij de eiwitsynthese. In een proces dat niet goed wordt begrepen, verandert de rechte keten van aminozuren waaruit een eiwit bestaat, in zijn vooraf bepaalde fysieke vorm. Genoemd eiwitvouwen, de meest genoemde factoren bij het bepalen hoe de keten zichzelf in een driedimensionale vorm samenperst, zijn: temperatuur, omringende oplosmiddelen zoals water, de aanwezigheid van zouten en de moleculaire aantrekking en interactie van alle waterstofbindingen van een eiwit.