Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Het ribosoom: van een RNA- naar een eiwitwereld.

De evolutietheorie beschrijft en verklaart de evolutie van de levende organismen door natuurlijke selectie, maar geeft geen verklaring voor het ontstaan van dit leven op Aarde. Er zijn vele experimenten die aangetoond hebben dat uit een oersoep van inorganische elementen, organische moleculen kunnen ontstaan onder bepaalde omstandigheden die de atmosfeer of de oceanen van de vroege Aarde nabootsen. Het is op deze manier mogelijk aminozuren, nucleotiden en koolhydraten te creeëren die op hun beurt korte ketens van resp. polypepeptiden (eiwitten), polynucleotiden (RNA en DNA), en ribosen (suikers) kunnen vormen. Het is nog niet experimenteel aangetoond dat deze moleculen ook inderdaad de ingewikkelde eiwitten, DNA- of RNA-moleculen vormden die we in levende organismen tegenkomen, maar het is niet moeilijk te veronderstellen dat na een lange incubatietijd en met behulp van hoge temperaturen en/of catalyserende substraten er reacties plaats konden vinden, die inderdaad deze macromoleculen voortbrachten. Zie voor een uitgebreide beschrijving van abiogenese het blog van Qabouter.

ribosoom
 Plaatje van subuniteit van ribosoom geleend van
Wikipedia. Oranje: enkelstrengs RNA. Blauw: eiwit

Een volgende stap in deze ontwikkeling is de vorming van zelfreplicerende en/of catalyserende moleculen. Het belangrijkste catalyserende molecuul dat zich in alle levende organismen bevindt is het ribosoom. Een ribosoom is gevormd door twee subuniteiten en bevat zowel RNA als eiwitten. Het is verantwoordelijk voor de ‘vertaling’ van het mRNA in eiwitten. Het mRNA is een molecuul dat (meestal) een exacte kopie is van een gen op het DNA. Het DNA dat zich in de celkern bevindt wordt gekopieerd in mRNA dat de celkern verlaat. In het cytoplasma wordt het mRNA door de ribosomen gelezen en vertaald in eiwitten zoals enzymen, antilichamen en structurele proteinen. Het is lang een discussiepunt geweest of de eerste macromoleculen eiwitten waren of RNA. Eiwitten zijn vaak enzymen die reacties kunnen catalyseren, iets wat nodig is voor de synthese van RNA bijvoorbeeld. Het feit dat de catalyserende kern van het ribosoom uit RNA bestaat, waardoor het molecuul ook wel ribozyme genoemd wordt, heeft vele wetenschappers ervan overtuigd dat de oersoep op een bepaald moment een RNA-wereld was, waarin RNA zowel een coderend als en catalyserend molecuul was.

Van deze oermoleculen is natuurlijk allang geen spoor meer te vinden; er zijn geen moleculaire fossielen. Het kan dus nooit direct aangetoond worden dat er bijv. een RNA-wereld was.

Het ribosoom, dat zo’n 4 miljard jaar geleden onstaan moet zijn, is hetzelfde in alle procaryoten (bacteriën) en verschilt van dat van eukaryoten (dieren en planten), die op hun beurt allemaal hetzelfde cytoplasmatische ribosoom hebben.

Een studie in Nature met als titel Hypothesis beschrijft hoe de tegenwoordige ribosomen ontstaan zouden kunnen zijn uit de aggregatie van kleinere domeinen. Deze studie laat zien hoe de subuniteit van het ribosoom 23S (van prokaryoten) achtereenvolgens ontdaan kon worden van 59 onderdelen, zonder dat de stabiliteit van de driedimensionele structuur van het overgebleven deel werd aangetast. Werden deze onderdelen weer langzaamaan toegevoegd, dan hervond het proto-ribosoom een steeds grotere sintesecapaciteit. Elke component voegde zich pas aan het voorgaande geheel toe als dit een verhoogde stabiliteit of efficiëntie betekende. De hypothese is dat gedurende de eerste stadia van evolutie het ribosoom uitsluitend uit RNA bestond (ribozyme) en pas nadat het efficiënt genoeg was om ook eiwitten te produceren werden deze laatsten ook belangrijk op aarde en in de structuur van het ribosoom.

Dit zou de eerste stap geweest kunnen zijn van een RNA-wereld naar een eiwitwereld, maar het blijft slechts een hypothese…

16 Reacties op “Het ribosoom: van een RNA- naar een eiwitwereld.

  1. Zomer /summer maart 2, 2009 om 15:40

    Daar heb je een hele studie aan gewaagd…Deels was `t mij bekend maar ik herinner me niet dat enzymen ook uit eiwitten bestaan. Bepaalde enzymen breken eiwitketens af… maar dit was me niet bekend.
    Mooie bewegende illustratie erbij!

  2. pierra maart 2, 2009 om 16:43

    @Summer, eigenlijk bestaan alle enzymen uit eiwitten; zoals bijvoorbeeld de polymerasen die DNA en RNA copieren en synthetiseren. Het feit dat het catalytische gedeelte van een ribosoom uit RNA bestaat is bijzonder. Inderdaad breken veel enzymen stoffen af maar er zijn er minstens zoveel die stoffen aanmaken, ofwel chemische verbindingen vormen. Bedankt voor je reactie!

  3. Zomer /summer maart 2, 2009 om 16:53

    En jij bedankt voor je uitleg Pierra.
    Toevallig dat ik afgelopen week een boekje over enzymherapie bij de post vond.

  4. Gus Bolden maart 2, 2009 om 20:32

    Pierrra, elk component voegde zich pas toe…als het voor het component levensvatbaarheid betekende.
    (Excuus, ik vertaal het even in eigen bewoording) Dan moet er al een behoorlijke intelligentie bij zitten.
    Zou je zoiets door kunnen trekken naar wat er nu gebeurd in de maatschappij of naar een volkstam, mensen ondersteunen diegene die het meest stabiel is en het meest voor hun kan betekenen. En daarom doen ze alles voor hem/haar om het tot een succes te maken.
    Razend interessant stukje, sjees als ik toevallig Summer niet had gelezen?
    Ehm, eerst die 59 weg, hadden die zich ondertussen misschien ook veredeld tot betere componenten en eventueel wie gaf er de opdracht voor.
    Het overgebleven deel? Kan niet anders.
    Dus heeft er een plan achter gezeten.
    Ik ben geen wetenschapper, maar vind het wel allemachtig interessant. Bedankt!Reactie is geredigeerd

  5. Summer maart 2, 2009 om 21:08

    Zo zie je maar weer dat Summer heel soms z`n nut heeft:))
    Gus Bolden: "Mensen ondersteunen…"etc. Meen je dat nou? Toch niet altijd? Niet sociaal van die mensen, wel opportunistisch.

  6. pierra maart 2, 2009 om 22:25

    @Gus, Bedankt voor je complimenten. Daar zit geen plan achter, maar gewone biochemie. De stabielste moleculen blijven het langst bestaan. De minder stabielen vallen eerder uiteen. Het RNA uit de kern van het ribosoom heeft een bepaalde stabiliteit en kan zelfs een zekere catalyserende werking hebben. Als de bijbehorende componenten, die uiteindelijk het complete ribosoom vormen, aan dit RNA worden toegevoegd dan organiseren ze zich zo dat elke component deze stabiliteit en/of efficientie verhoogt. Dit suggereert dat er lang geleden selectie geweest is waarbij de stabielste/meest efficiente moleculen ‘overleefden’. Dat zijn de 59 componenten van de hedendaagse ribosomen. Ook op moleculair niveau is er sprake van natuurijke selectie.
    @Summer, bedankt voor je reclame voor dit blog. Is wel nodig lijkt me.

  7. Gus Bolden maart 3, 2009 om 02:57

    @Summer, een voorbeeldje. Ik zat in een band. Het publiek bestond toen net zoals wij uit armoedzaaiers. (oh wat klinkt dit erg) maar er werd zo heftig geapplaudiseerd, dat ik opeens het gevoel kreeg, ZIJ willen ook dat deze band een succes wordt.

  8. Gus Bolden maart 3, 2009 om 03:41

    Pierra, natuurlijke selectie dus.
    En toch kan ik me niet geheel er aan onttrekken, dat er een plan achter zit.
    Deze wel, die niet, die weer wel en een andere molecuul weer niet.
    Stel, dat een bepaalde stabiele molecuul niet in het geheel past, maar een andere misschien minder stabiel maar vanwege specifieke eigenschappen past er juist wel in.
    Of zit ik nu uit m’n nek te kletsen.
    Ik probeer het voor mezelf begripvol te krijgen.

  9. pierra maart 3, 2009 om 14:38

    @Gus, als het beter past is het stabieler, per definitie. Hun conformatie is in stabiele toestand zodanig dat het ‘beter past’. Je kunt dus onafhankelijke moleculen hebben die elk hun eigen stabielste conformatie hebben maar zodra ze zich aan elkaar hechten kunnen ze hun conformatie veranderen en is dat op dat moment het ‘beste’ en dus stabielste wat ze kunnen doen. Je kijkt in het lab niet naar een enkel molecuul maar naar een duizendtal moleculen waarvan de grote meerderheid de stabielste vorm aanneemt.

  10. Gus Bolden maart 3, 2009 om 22:43

    Allereerst even excuus voor taalfouten, ook bij Summer zag ik er 1 van mezelf.
    Maar; de moleculen passen zich dus aan elkaar aan? Dat wist ik niet.
    We praten misschien over 2 verschillende dingen (of niet)
    Ik denk dan gelijk aan de grote ‘zwijgende sterke meerderheid’ die uitwassen als bijv. Darwin uitstoten omdat het niet in het geheel past.
    Ze kunnen hun conformatie veranderen, maar gebeurt dat ook.
    Of wordt het door de grote meerderheid toch geaccepteerd om dat het anders een steriel gedoe wordt. Uiteindelijk afsterven van zo’n geheel.
    Een 3 dimensionle structuur met 59 moleculen, is toch een beetje een maatschappijtje op zich???
    Even wat anders, zag laatst op TV een docu. Een tijger was met een leeuw gekruist.
    Joekel van een beest, 2 keer zo groot als een tijger/leeuw. Echt, pffft.
    In de oertijd bestonden er beren, 3 keer zo groot als de grizzly nu.
    Okay, dit was even terzijde.
    ‘De grote meerderheid de stabielste vorm aan neemt’ ten behoeve waarvan, me dunkt om te (over)leven. Dan zit daar toch intelligentie achter? een soort van plan?

  11. pierra maart 3, 2009 om 23:53

    @Ha Gus, je laat het er niet bij zitten zie ik. Eigenlijk hoort hier een stoomcursus biochemie maar dat zou ik niet kunnen. Toch ga ik iets proberen.
    Gedurende selectie, dus gedurende miljarden jaren, worden deze moleculen met zo min mogelijk verspilling van energie net ingewikkeld genoeg dat ze hun werk (in dit geval de vertaling van RNA in eiwit) kunnen doen. Ze kunnen zodoende kopieen van zichzelf maken en hoe efficienter en/of stabieler ze zijn hoe meer moleculen ze van zichzelf maken (lijkt iets op het ‘fitness’ idee van Darwin; hoe fitter hoe meer nakomelingen). Tussen deze RNA’s vormt zich ook het ribosyme, een vorm van RNA dat mRNA in eiwit kan vertalen. Maar ja, waar heb je eiwitten voor nodig. Nu deed het eerste ribosomale RNA daar waarschijnlijk heel lang over, maar toen de eerste eiwitten gevormd waren konden deze zich associeren met het RNA (of risozyme) en er een verhoogde efficientie aan verlenen waardoor de eiwitten sneller vertaald werden. Zo bevoordeelden de eiwitten ook de aanmaak van hun eigen ‘soort’. De stabielere vormen ‘leven’ langer en elk proto-ribosoom kan dan meer eiwitten maken gedurende zijn ‘leven’. Dus zowel stabiliteit als efficientie zijn een voordeel voor ditzelfde ribosoom. Na verloop van tijd ontwikkelt zich een ribosoom waaraan zich heel veel eiwitten geassocieerd hebben die stuk voor stuk het ribosoom efficienter maakten.
    Er zit geen plan achter. Het is als een storm die door het bos woedt: de zwakste bomen worden geveld en de stevigste blijven over, die vormen zaden en planten zich voort. Zo krijg je bomen die niet te hoog worden en net soepel genoeg blijven om de storm te weestaan
    Nou ja, dit is zo’n beetje wat ik ervan kan maken. Ik hoop dat je er wat aan hebt. De filosofische kanten zijn interessant maar ik zou er dat toch niet allemaal achter zoeken.
    Dank voor je belangstelling
    Groet,Reactie is geredigeerd

  12. Gus Bolden maart 4, 2009 om 03:59

    Okay, het kwartje is eindelijk gevallen.
    Heel hartelijk dank voor je uitleg.
    En voor de moeite die je hebt genomen om het me uit te leggen.
    Groetjes, GusReactie is geredigeerd

  13. Gus Bolden maart 5, 2009 om 16:16

    Ik was even op je site, hoopte dat je een nieuw stukje had geschreven.
    Een Haiku dan maar.
    "Er staat geschreven: Geen bloesems plukken!"
    "Maar de wind kan niet lezen".

  14. findoutthetruth november 5, 2009 om 15:25

    een Eiwit is altijd een Enzym maar een Enzym is niet altijd een Eiwit

  15. findoutthetruth november 5, 2009 om 15:32

    BTW aan die evolutie theorie mankeert nogal wat, Darwin zelf wist geeneens of et allemaal wel klopte,
    verder is het nooit bewezen dat die hele theorie waar is en tenslotte het is en blijft een ‘theorie’

  16. Pingback:Een levende zee « Op zoek naar de klepel

Praat mee en laat hier uw reactie achter

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più

Microplastics

INTERREG MICRO PROJECT

Scientia Salon

Philosophy, Science, and all interesting things in between

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Vita da simbionte

perché collaborare è talvolta meglio che combattere

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

The Public House for Science...

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

the aphid room

All about aphids... not simply bugs|

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers op de volgende wijze: