Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Het wonderlijke ribosoom

Vanmorgen was er een lezing van Ada Yonath aan de Universiteit van Padua. Zij ontving in 2009 de Nobelprijs voor Scheikunde voor haar onderzoek op het ribosoom. Haar groep bestudeerde met kristallografie de structuur van het ribosoom en ontdekte veel nieuws over de symmetrie ervan en over de gevoeligheid voor antibiotica.

 

transcriptie

Van internet: in de celkern vindt transcriptie plaats

met vorming van mRNA. Dit migreert naar het

cytoplasma waar het mRNA vertaald wordt door de

ribosomen (lichtblauwe bollen langs het mRNA).

De tRNA met hun anti-codon en aminozuur plaatsen

zich in het ribosoom waar het aminozuur verbonden

wordt met de groeiende peptide.

Het DNA bevat de genetische informatie die tijdens de transcriptie omgezet wordt in RNA (mRNA ofwel messenger RNA). Het RNA wordt door de ribosomen vertaald in eiwitten. De eiwitten vouwen zich en worden dan functioneel; ze voeren alle chemische reacties uit die de cel nodig heeft (enzymen) of vormen structurele elementen, hormonen of receptoren.

Het ribosoom zelf bestaat ook uit RNA en een aantal eiwitten.

RNA is het belangrijkste onderdeel van het ribosoom. De eiwitten die er ook deel van uitmaken hebben vaak een stabiliserende functie. Sommige eiwitten zijn sterk geconserveerd wat aangeeft dat hun functie erg belangrijk is voor de activiteit van het ribosoom. Maar het ribosomale RNA heeft op zichzelf een catalyserende functie en kan zonder hulp van deze eiwitten functioneren. Dit wordt het ribozyme genoemd. Eiwitten kunnen alleen door RNA gemaakt worden; niet door andere eiwitten.

 

De studies van Yonath en haar medewerkers laten precies zien wat de fijne structuur van het ribosoom is. Ze konden aantonen dat het ribosoom een symmetrische kern heeft. Deze kern van RNA is sterk geconserveerd en komt voor 98% overeen in alle levensvormen. Dit betekent dat deze kern een bijzonder essentiële functie heeft. Ze veronderstellen dat deze actieve site van het ribosoom door genfusie van twee gescheiden maar vergelijkbare domeinen tot stand is gekomen, waarbij elk voor de helft van de catalytische activiteit zorgde. Deze sterke conservatie geldt niet de sequentie van het RNA in deze vitale symmetrische kern, maar de driedimensionale structuur. Dit wijst erop hoe belangrijk de positie van de substraten is in de stereochemie bij de vorming van peptidebindingen.

 

Ook Yonath veronderstelt dat er ooit een RNA-wereld bestond waarin het ribozyme het eerste ‘enzyme’ was. Zij stelt wel de vraag waarom het RNA ooit begonnen is met het produceren van eiwitten.

De eiwitten die zich later bij het ribozyme voegden verhoogden er de efficiëntie en de nauwkeurigheid van. Huidige ribosomen maken 1 fout op een miljoen.

 

Hun studie heeft ook veel aan het licht gebracht over rotatie en antibiotica.

De rotatie van het tRNA (het transfer RNA dat aminozuren aanvoert die één voor één gekoppeld worden aan de peptide) binnen het ribosoom is belangrijk voor de stereochemische vorming van de peptidebinding.

Antibiotica binden aan de ribosomen van bacteriën. De ribosomen van hogere organismen hebben een andere structuur en zijn ongevoelig voor antibiotica. Door de binding van het ribosoom met antibiotica wordt de vertaling van het mRNA ofwel de eiwit-synthese stopgezet en de bacteriën sterven. Ze konden waarnemen waar de verschillende antibiotica zich precies vasthechtten en hoe ze de synthese verstoorden.

 

Ada Yonath liet ons ook het volgende filmpje zien dat gelukkig op youtube terug te vinden was. Er is een lang molecuul van mRNA te zien dat door de twee subuniteiten van het ribosoom vertaald wordt. Er wordt ingezoomd op de tRNA die met hun aminozuren het ribosoom binnenkomen, hun aminozuur afleveren en zonder aminozuur uitgestoten worden.

 

 

 

Meer informatie en prachtige afbeeldingen zijn te vinden op de website van Ada Yonath.

 

 

16 Reacties op “Het wonderlijke ribosoom

  1. antoinette duijsters september 8, 2010 om 21:37

    Wat er niet allemaal gebeurt in onze cellen en de beelden zijn zo mooi.

  2. pierra september 8, 2010 om 21:44

    @Antoinette, de beelden zijn geloof ik pas gemaakt. Waarschijnlijk zijn ze erg natuurgetrouw aangezien ze dit met kristallografie ‘gefotografeerd’ hebben.

  3. -martin- september 8, 2010 om 22:05

    Het lijkt een animatie film. Alsof er handjes zijn die de tRNA’s doorschuiven
    (en daarna liep deze computer vast. Ze falen vaker dan cellen.)

  4. pierra september 8, 2010 om 22:13

    @martin, het is ook een animatiefilm, maar dan gebaseerd op afbeeldingen middels cristallografie dus in die zin heel werkelijk. Het is allemaal zo piepklein in de orde van groote van 10 tot 100 Angstrom, dat kunnen ze niet echt filmen ook al lijkt het echt.
    Jammer dat het vastliep. Ik las al bij Antoinette dat je computer het zo nu en dan af laat weten.

  5. kuifje simon september 8, 2010 om 23:00

    Pierra: je hebt het boeiend geschreven
    prachtige beelden ….
    maar ik heb geen idee …. compleet andere wereld voor mij
    en moest daar een beetje om glimlachen ;-))
    simongroet

  6. pierra september 8, 2010 om 23:08

    @kuifje simon, een microscopische wereld😉
    Er gaan ook heel wat blogs aan vooraf, dus het is een lang verhaal…
    Leuk dat je erom kon (glim)lachen.

  7. BarbaraJansma september 8, 2010 om 23:19

    Ik wist niet dat ik het in me had, dank je wel.
    Erg mooi filmpje ook!

  8. StadsfotograafVelsen september 9, 2010 om 09:44

    Bedankt dat je hier de aandacht op vestigt. Geweldig!

  9. pluribara september 9, 2010 om 13:33

    PIERRA,
    kijk nou zelf eens goed naar deze nanomachines, opgebouwd uit honderden componenten…die zelf ook door ribosomen moeten worden gemaakt…
    kijk nou zelf eens zonder je naturalistenbril…
    durf je dat?
    conclusie?
    PB

  10. pierra september 9, 2010 om 16:08

    @Barbara, duizenden per cel nota bene!
    @StadsfotograafVelsen, nu zijn we weer helemaal bij, wat de laatste ontwikkelingen betreft.
    @pluribara,
    De vergissing die de meeste mensen maken is zonder enige kennis van scheikunde dit soort filmpjes te bekijken. Men is dan zo verbaasd door de gecompliceerde en ingenieuze werking dat er geroepen wordt dat het wel lijkt of daar een ontwerper achter zit.
    Yonath vertelde dat er tussen het codon en anti-codon een ruimte van 70 Angstrom zit en dat de interactie plaatsvindt door middel van Vanderwaalskrachten. Het hele ribosoom werkt met Vanderwaals- hydrofobe- en hydrofiele interacties en hier en daar wordt GTP gebruikt in chemische reacties. De bewegingen in het filmpje zijn uitsluitend gebaseerd op affiniteit tussen de verschillende onderdelen van het ribosoom en conformationele veranderingen als gevolg van bindingen met GTP die het ribosoom doen ‘bewegen’.
    Ik heb geen bril nodig en zie behoorlijk slecht met andermans bril. Met een creationistenbril zie ik werkelijk niets. Het is dus geen kwestie van durven.

  11. pluribara september 9, 2010 om 16:23

    Pierra, het gaat niet om de achterliggende scheikundige wetten en krachten, dat we je best. Daarmee verklaar je namelijk de informatie in het DNA niet mee.
    Ribosomen zijn opgebouwd uit honderden samenwerkende en precies in elkaar passende bouwstenen (eiwitmolecuelen en RNA molecuelen, die allemaal in het DNA gecodeerd worden).
    Het gaat om het ingenieuze ontwerp ervan; Het niet reduceerbare, complexe systeem van een RNA-vertaal en eiwitbouwmachine. Simpeler dan die van bacteria bestaan niet en die zijn al enorm niet-reduceerbaar complex. Met de snelheid van een TGV en met proofreading wordt gecodeerde lineaire info vertaald in 3D nanomachines.
    Dat van de hand wuiven als chemische krachten is nietszeggend. Maar goed, de Dawkins in je rechtermarge spreekt boekdelen.
    PB

  12. pierra september 9, 2010 om 16:53

    @pluribara, het ribosoom is behoorlijk reduceerbaar tot een ribozyme dat zijn eigen synthese kan catalyseren. Een extreem eenvoudig molecuul dat uitsluitend opgebouwd is uit RNA.http://en.wikipedia.org/wiki/Ribozyme
    Het blijft natuurlijk de vraag hoe en waarom de ribozymen ooit begonnen zijn met eiwitten te produceren hoewel een peptidebinding gauw gemaakt is natuurlijk. Met een designer is dat nog lastiger: waarom zou die zich ooit bezig gehouden moeten hebben met het maken van al die kleine ribosomen om eiwitten te produceren om enzymen te maken om reacties uit te voeren om een metabolisme te creeeren van een cel. Wat heeft dat voor zin?
    Waarom er altijd auto’s, TGV en (nano)machines bijgehaald moeten worden begrijp ik niet helemaal. Die zijn toch door mensen gebouwd en bovendien uiterst inefficient dus ook nog eens een slecht voorbeeld.
    De informatie die ik tot mijn beschikking heb komt niet van Dawkins maar van mijn studie, dezelfde informatie die jij gehad zou moeten hebben.
    De verantwoordelijke van de wetenschapsgroep is Qabouter.http://www.vkblog.nl/blog/257/Qabouter
    Hij blogt niet meer. Je zou aan hem moeten vragen om je weer toe te laten. Maar je kunt ook zelf een groep aanmaken natuurlijk.

  13. pluribara september 9, 2010 om 17:28

    Een RNA molecuul dat een copie vanzichzelf vormt is niets bijzonders.
    Met een ribosoom heeft het niets te maken. En ze zijn ook nooit begonnen met de productie van eiwitten. Je doet a priori alsof het is gebeurd. Maar zo werkt science niet. We willen graag weten wat er is gebeurd. Dat er van alles wordt bij gefantaseerd….wist ik ook niet toen ik nog student was. Stick to the science facts:
    We hebben dus ribozymen en we hebben ribosomen. Waar ze vandaan komen weet niemand. Dat de een uit de andere voortkomt is nergens op gebaseerd.
    De TGV is ongeveer de snelheid waarmee een ribosoom de code leest, met proofreading. Dan krijgt de lezer een idee hoe snel het gaat. De plaatjes die hierboven getoond worden zijn in enorme SLOW motion. In real time zou je de bewegingen niet eens kunnen waarnemen.
    Het ribosoom is een mooi voorbeeld voor een ID nanomachine.
    pb

  14. pierra september 9, 2010 om 17:46

    @pluribara, het ribozyme is gewoon een stuk RNA dat reacties kan catalyseren, iets waarvan men ooit dacht dat dat alleen door eiwitten gedaan kon worden.
    Het is niet zo moeilijk om je voor te stellen dat een RNA streng een tertiare structuur vormt en daarmee enzymatische eigenschappen ontwikkelt.
    Dan moet je de vraag stellen, waar komt het RNA vandaan? Dat weet inderdaad niemand al zijn daar goede studies over van Di Mauro bijvoorbeeldhttp://www.vkblog.nl/bericht/310452/De_spontane_vorming_van_genetisch_materiaal
    De snelheid in het filmpje is inderdaad een slow motion.
    Voor de duidelijkheid, ik studeerde vele jaren geleden af en via internet houd ik nu de ontwikkelingen bij. Ik ben dus geen studente meer.

  15. Gus oktober 8, 2010 om 03:01

    Het hogere ribosoom is ongevoelig voor….is er dan sprake van resistentie?

  16. Pingback:synthetische biologie | Tsjok's blog

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

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: