Ribosomen

Ribosomen sind ‚Molekulare Maschinen‘ mit deren Hilfe die auf der Messenger-RNA vorliegende genetische Information in Aminosäureketten ‚übersetzt‘ wird, die sich dann – teils schon im Ribosom – zu den endgültigen Proteinstrukturen  falten. Um die Funktionen und Mechanismen dieser ‚Maschine‘ besser zu verstehen braucht man ihre Struktur und deren Änderungen während des komplexen Prozesses der Proteinbiosynthese.

Bakterielles 70S Ribosom

Bakterielles 70S Ribosom

Mit Hilfe der Röntgenstrukturanalyse an Ribosomen-Kristallen wurden im Jahre 2000 die ersten Strukturen der großen und kleinen Untereinheiten eines bakteriellen Ribosomes publiziert. Rund 20 Jahre nach dem es zum ersten Mal gelang Kristalle von ribosomalen Partikeln herzustellen.

Diese Strukturen bildeten aber erst den Anfang, man kann mit ihnen zwar viele Fragen klären und deutlich bessere Theorien zu den genauen Abläufen der Prozesses aufstellen trotzdem sind es Momentaufnahmen, sozusagen ‚Fotos‘ und keine Filme. Um die Prozesse und Funktionen zu verstehen braucht es viele dieser Momentaufnahmen. Man versucht dafür den Prozess an vielen verschiedenen Positionen anzuhalten und diesen Zustand mit Kryo-Elektronenmikroskopie oder Röntgenstrukturanalyse sichtbar zu machen.

Struktureller Aufbau eines bakteriellen Ribosomes

Struktureller Aufbau eines bakteriellen Ribosomes

Bis heute gibt es zwar viele dieser Einzelbilder des Prozesses, aber an vielen Stellen ist es einfach nicht möglich den Prozesse anzuhalten und es lassen sich noch keine vollständigen Bewegungen abbilden.

Das bakterielle Ribosom setzt sich aus zwei verschiedenen Untereinheiten zusammen, die entsprechend ihrer Sedimentationskonstanten als 30S und 50S bezeichnet werden. Zusammen bilden die beiden Untereinheiten das 70S Ribosom. Die beiden Untereinheiten wiederum setzten sich aus Ribonukleinsäuren, der rRNA, und ribosomalen Proteinen zusammen. Die 50S ribosomale Untereinheit besteht zum Beispiel aus zwei RNA-Strängen, der 23S und 5S rRNA mit insgesamt rund 3000 rRNA Basen sowie etwa 30 verschiedenen Proteinen.

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