Forskare tar fram 3D-modell av ribosomen och visualiserar hur den är uppbyggd

Med hjälp av elektronmikroskopi har forskare lyckats skapa en 3D-modell av en del av den mänskliga cellen, ribosomen, som inte är mer än 30 nanometer i diameter. Kredit: Eva Kummer
Med hjälp av elektronmikroskopi har forskare lyckats skapa en 3D-modell av en del av den mänskliga cellen, ribosomen, som inte är mer än 30 nanometer i diameter. Kredit: Eva Kummer

Mänskliga celler innehåller ribosomer, en komplex maskin som producerar proteiner till resten av kroppen. Nu har forskarna kommit närmare en förståelse för hur ribosomen fungerar.

”Det är fantastiskt att vi kan visualisera de atomära detaljerna i ribosomen. För de är pyttesmå – runt 20-30 nanometer”, säger docent Eva Kummer vid Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research, som är ansvarig för den nya studien som publiceras i Nature Communications.

Ribosomen är en del av den mänskliga cellen som består av ribosomalt RNA och ribosomala proteiner. Den är som en fabrik som bygger proteiner genom att följa en uppsättning instruktioner som finns i generna.

Ribosomer finns flytande i cellens cytosol, i cellorganeller som mitokondrier eller i bakteriers protoplasma.

Med hjälp av elektronmikroskopi har Kummer och hennes kollegor Giang Nguyen och Christina Ritter lyckats skapa en 3D-modell av en del av den mänskliga cellen, ribosomen, som inte är mer än 30 nanometer i diameter.

Mer specifikt har de tagit ögonblicksbilder av hur en ribosom tillverkas.

”Det är viktigt att förstå hur ribosomen är uppbyggd och hur den fungerar, eftersom det är den enda cellpartikel som producerar proteiner hos människor och alla andra levande organismer. Och utan proteiner skulle livet upphöra att existera”, säger Kummer.

Proteiner är de primära byggstenarna i människokroppen. Hjärtat, lungorna, hjärnan och i princip hela kroppen är uppbyggda av proteiner som produceras av ribosomen.

”Från utsidan ser människokroppen ganska enkel ut, men om man sedan tänker på att varje del av kroppen består av miljontals molekyler, som är extremt komplexa, och att de alla vet vad de ska göra – det är ganska hisnande”, säger Kummer.

Vikning, montering och förflyttning till rätt plats

Innan ribosomerna kan börja producera proteiner måste de först sättas samman av mer än 80 olika komponenter.

Kummer och hennes kollegor har tagit fram 3D-modeller av tre olika steg i ribosomens sammansättning. ”Det är en komplex partikel med massor av olika delar – många proteiner och RNA-komponenter – som måste vikas, sättas ihop och flyttas till rätt plats. Allt sker inte på en gång. Ribosomens sammansättning är en gradvis process som omfattar flera steg”, förklarar hon.

Av de tre stegen är 3D-modellen som beskriver den tidigaste tidpunkten i sammansättningen den mest intressanta, enligt Kummer, eftersom ingen har kunnat beskriva den tidigare.

”I det här skedet kan vi till exempel se att ett specifikt protein som heter GTPBP10 är angeläget om att interagera med en så kallad RNA-komponent som bildar en lång helix”, säger Kummer. ”Längst ner på denna helix finns faktiskt ribosomens katalytiska centrum, vilket är den plats där proteinerna tillverkas. Det är därför det är så viktigt att helixen är veckad och placerad på rätt sätt. ”

För att uppnå detta griper GTPBP10 tag i helixen och placerar den i rätt position för proteinsyntesen.

Detta är bara ett av de många steg i ribosomens sammansättning som den nya studien har kastat ljus över – insikter som kan bana väg för mer kunskap om olika sjukdomar.

”Fel i ribosomernas sammansättning minskar kraftigt våra cellers förmåga att tillverka proteiner. Det är till exempel proteiner som omvandlar energin från den mat vi äter till energimynt som kroppen kan använda för att driva alla möjliga cellulära processer.

”Om den mitokondriella ribosomen inte fungerar kan vår kropp inte längre producera tillräckligt med energimynt, vilket leder till sjukdomar som neurodegenerativa sjukdomar och hjärtproblem. Och under åldrandet fungerar produktionen av dessa energimynt också mindre och mindre effektivt”, säger Kummer. ”Det första steget är att förstå hur saker och ting fungerar. Först därefter kan man försöka förändra dem.”

Bli först med att kommentera

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.