Informacija

10.1: Uvod u ribosome - biologija

10.1: Uvod u ribosome - biologija



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ribosomi su kompleks RNK i proteina koji se vežu i progresivno pomiču prema dolje (s 5 'do 3' kraja) lanca mRNA, skupljajući aminoacil-tRNA, provjeravajući jesu li komplementarni s RNK tri-nukleotidom " read ”u ovom trenutku i dodavanjem u novi polipeptidni lanac ako jesu. RNA dio ribosoma generira RNA polimeraza opće namjene organizma u prokariotima, a generiraju RNA polimeraze I i III u eukariota. Podsjetimo da eukariote koriste RNA Pol II za stvaranje mRNA koja kodira proteine. Iako se broj lanaca RNA i proteinskih podjedinica razlikuje između prokariota i eukariota, mehanizam za translaciju izuzetno je dobro očuvan.


Ribosomi: otkriće, pojava i funkcije

U ovom ćemo članku raspravljati o:- 1. Otkriću ribosoma 2. Pojavi ribosoma 3. Funkcijama.

Otkriće ribosoma:

Ribosome su otkrili Robinson i Brown (1953.) u biljnim stanicama, a Palade (1955.) u stanicama životinja. Palade (1955.) također je skovao izraz ribosoma. U stanici se javlja veliki broj ribosoma. Na primjer, jedna stanica bakterije Escherichia coli sadrži 20000-30000 ribosoma. Njihov broj u stanicama eukariota je nekoliko puta veći.

Ribosomi su gole protoplazmatske čestice ribonukleoproteina (RNP) duljine 200-340 A i promjera 170-240A koje funkcioniraju kao mjesta za sintezu proteina ili polipeptida. Ribosomi su popularno poznati kao tvornice proteina. Obrisi su sub-sferni. Pokrivna membrana nema. Svaki ribosom sastoji se od dvije nejednake podjedinice, veće u obliku kupole i manjeg pljosnato-elipsoidnog oblika.

Velika podjedinica ima izbočinu, greben i stabljiku. Manja podjedinica posjeduje platformu, rascjep, glavu i bazu. Otprilike je upola manji od veće podjedinice.

Manja podjedinica pristaje preko veće na jednom kraju poput kape (slika 8.40). Mg2+ potreban je za vezanje dviju podjedinica (Ispod 0,0001 M Mg2+ dvije podjedinice disociraju, dok se iznad te jakosti ribosomi mogu spojiti i formirati dimere Slika 8.39).

Pojava ribosoma:

Ribosomi se mogu pojaviti pojedinačno kao monosomi ili u rozetama i spiralnim skupinama koje se nazivaju poliribosomi ili polisomi (Gk. Poli-mnogi, soma-tijelo).

Različiti ribosomi poliribosoma povezani su s lancem glasnika ili mRNA debljine 10-20 A (slika 8.41). Za održavanje poliribosoma potrebna je energija. Poliribosomi nastaju tijekom razdoblja aktivne sinteze proteina kada je potrebno više kopija istog polipeptida.

Ribosomi se pojavljuju u svim živim stanicama, osim u eritrocitima sisavaca ili crvenim krvnim zrncima. Ovisno o mjestu nastanka, ribosomi su dva tipa, citoplazmatski i organeli. Organski ribosomi nalaze se u plastidima (plastidni ribosomi) i mitohondrijima (mitoribosomi).

Citoplazmatski ribosomi (coribosomi) mogu se ponovno osloboditi u citoplazmatskom matriksu ili biti pričvršćeni na citosolnu površinu endoplazmatskog retikuluma uz pomoć posebnog riboforina ili proteina SRP.

Vezivanje se odvija kroz veće ili 60 S podjedinice. Različite vrste ribosoma mogu proizvoditi različite vrste proteina, npr. Strukturne proteine ​​iz slobodnih citoplazmatskih ribosoma i globularne proteine ​​iz ribosoma vezanih za ER.

Vezani ribosomi općenito prenose svoje proteine ​​u cisterne endoplazmatskog retikuluma za transport do drugih dijelova unutar i izvan stanice. Također se šalju u unutarstanične organele poput jezgre, mitohondrija i kloroplasta. Novo sintetizirani proteini pomažu u njihovom savijanju i transportu pomoću spe & shycific proteina koji se zovu chaperones.

Veličina ribosoma određena je koeficijentom taloženja u centrifugi. Mjeri se kao Svedbergova jedinica nazvana S (S = 1 x 10 -13 sek). Citoplazmatski ribosomi eukariota su 80 S.

Imaju veličinu 300—340 Ax 200-240 A i masu 4,0—4,5 milijuna daltona. Citoplazmatski ribosomi prokariota (PPLO, bakterije i plave – zelene alge) su 70 S. Veličina je 200-290 A x 170-210 A, a masa 2,7-3,0 milijuna daltona (slika 8.42).

Organski ribosomi su također 70 S, ali u mitohondrijama sisavaca imaju koeficijent sedimentacije 55 S. Dvije podjedinice 80 S ribosoma su 60S i 40S, dok 70S ribosomi imaju 50S i 30 S podjedinica. Tunel se javlja između dvije podjedinice za prolaz mRNA. Veća podjedinica ima utor za istiskivanje novo sintetiziranog polipeptida.

Ribosom ima četiri mjesta za specifične vezanosti:

(ii) A ili amino amino mjesto za vezanje na novopridošlu aminokiselinu koja nosi tRNA.

(iii) P ili peptidilno mjesto s tRNA koja nosi rastući polipeptid,

(iv) E ili izlazno mjesto za oslobođenu tRNA prije nego što napusti ribosom.

80S ribosomi sintetizirani su unutar jezgre. Proteini dolaze iz citoplazme. 5S RNA sintetizira se zasebno, dok ostale tvori jezgra. 80S ribosomi ne postaju funkcionalni unutar jezgre.

Njihove podjedinice izlaze iz jezgre i postaju operativne u cito i siplazmi. 70S ribosomi prokariota nastaju u citoplazmi, dok se oni poluautonomnih staničnih organela stvaraju u njihovom matriksu.

Kemijski se ribosom sastoji od dva dijela, proteina i rRNA. Ribosomi stanica jetre također mogu sadržavati lipide u količini od 5-10%. Obično je više rRNA prisutno u 70S ribosomima u odnosu na proteine ​​(60-65: 35-40), dok obrnuto vrijedi za 80S ribo & shysomes (40-44: 56-60). 40S podjedinica 80S ribosoma sadrži 33 proteinske molekule i jednu 18S rRNA.

30S podjedinica 70S ribosoma posjeduje 21 molekulu proteina i 16S rRNA. Podjedinica 60S ribosoma 80S ima 40 proteinskih molekula i tri vrste rRNA- 28S, 5.8S i 5S. 50S podjedinica 70S ribosoma sadrži 34 proteinske molekule i dvije vrste rRNA - 23S i 5S. Proteini su i strukturni i enzimski.

Funkcije ribosoma:

(i) Tvornice proteina:

Ribosomi su mjesta za sintezu i shisu polipeptida ili proteina.

(ii) Besplatni i vezani ribosomi:

Slobodni ribosomi sintetiziraju strukturne i enzimske proteine ​​za upotrebu unutar stanice. Priloženi ribosomi sintetiziraju proteine ​​za transport,

(iii) Enzimi i čimbenici:

Ribosomi osiguravaju enzime (npr. Peptidil transferees) i faktore za kondenzaciju aminokiselina u oblik polipeptida,

Ribosom sadrži rRNA za osiguravanje vezanih točaka za mRNA i tRNA.

Ribosom ima tunel za mRNA tako da se može pravilno prevesti,

(vi) Zaštita:

Novo sintetizirani polipeptid osigurava zaštitu od citoplazmatskih enzima zatvarajući ga u utor veće podjedinice ribosoma sve dok ne postigne sekundarnu strukturu.


Funkcija ribosoma | Uvod, lokacija & Struktura

Vanjska membrana endoplazmatskog retikuluma sadrži male granule općenito poznate kao ribosomi, koji su najmanje čestice u citoplazmi. Dok ste pregledavali životinjsku i biljnu stanicu svjetlosnim mikroskopom, možda ste vidjeli različite organele unutar stanice koji obavljaju svoj posao kako bi dovršili čitave stanične aktivnosti. Jedan od svih bitnih staničnih organela su ribosomi, koji su odgovorni za sintezu proteina unutar stanice. Funkcije ribosoma opisane su u nastavku:

Ribosom je napredni stanični organel koji se sastoji od proteinskih makromolekula i RNK te dodaje veličinu do milijun daltona. Ribosom ima vrlo važnu ulogu u razvoju kodiranja genetskih poruka rezerviranih u genomu (DNA) u protein.

Ribosomi su u osnovi strukture makromolekula proteina ili sintetizatora proteina u stanici. Oni su poput građevinskih blokova koji povezuju jednu amino alkansku kiselinu (aminokiselinu) odjednom kako bi izgradili dugačke lance.

Definicija: Bogati su ribonukleinskim kiselinama. Svaki ribosom ima veliku i malu podjedinicu s konstantom sedimentacije 50 -ih i 30 -ih godina. Svaka podjedinica sadrži oko 65% RNA i 35% proteina. Ribosomi plutaju unutar stanice i također su prisutni na grubom endoplazmatskom retikulumu. Ribosomi su posebni jer se nalaze u svakom prokariotu i eukariotu. Dok se struktura poput jezgre jednostavno nalazi u eukariota, svaka stanica želi da ribosomi proizvode proteine. Budući da u prokariotima nema organela vezanih za membranu, ribosomi slobodno plutaju unutar citoplazme.

Ribosomi se nalaze na nekoliko mjesta oko stanice eukariotskog organizma. Možda ćete otkriti da ove organele plutaju unutar citoplazme. Ti plutajući ribosomi stvaraju proteine ​​koji se mogu koristiti unutar stanice. Na endoplazmatskom retikulumu nalaze se različiti ribosomi. Endoplazmatski retikulum sa zakačenim ribosomima naziva se grubi ER. Njegov izgled je grub ispod mikroskopa. Povezani ribosomi stvaraju proteine ​​koji se mogu koristiti unutar stanice, a proteini koji su stvoreni za izvoz se istiskuju iz stanice. Postoje ribosomi koji su povezani s jezgrom. Ti ribosomi sintetiziraju proteine ​​koji se ispuštaju u perinuklearno područje. Funkcija ribosoma opisana je u nastavku.

Dijagram ribosoma

Ribosomi Struktura

Njegova je struktura vrlo očuvana i razlikuje se od vrste do vrste. Jedinice za sintezu proteina imaju tijelo u obliku komprimirane kugle. Promjer mu se kreće između 15 i 25 nm. Jedinice za sintezu proteina uglavnom se sastoje od dva glavna dijela ili podjedinice. Ribosomalna manja podjedinica recitira ili čita (mRNA) messenger RNS kod. Veća podjedinica akumulira ili sastavlja polipeptidni lanac iz aminokiselina. Svaka ribosomska podjedinica također sadrži ribosomsku RNA (rRNA). Ove se dvije podjedinice akumuliraju ili sastavljaju radi prevođenja mRNA i rastavljaju se kada proces prevođenja završi. Funkcija ribosoma vrlo je napredna u eukariotskim stanicama.

Strukture ribosoma uključuju:

  1. Nalazi se u osnovi u dva glavna protoplazmatska područja.
  2. Uočeno je da su raspršeni unutar Protoplazme, a neki od njih povezani su s endoplazmatskim retikulumom. Kad god se pridruže ER -u, oni su poznati kao grubi endoplazmatski retikulum. Slobodni i spojeni ribosomi značajno su slični u strukturi i odgovorni su za sintezu proteina.
  3. Gotovo 37 do 62 % ribosoma sastoji se od RNA, a ostatak ribosoma sastoji se od proteina.
  4. Prokarioti obično imaju 70S ribosome zasebno, sastoje se od dvije podjedinice. Manja podjedinica 30S i veća podjedinica 50S prisutna u njoj.
  5. Eukarioti imaju 80S ribosoma, zajedno s 40S manjom podjedinicom i 60S većom podjedinicom.
  6. Ribosomi koji su prisutni u ostalim staničnim organelima, poput kloroplasta, mitohondrija eukariota, obuhvaćeni su 70S ribosomima.
  7. Unutar ribosoma RNA je sistematizirana u brojnim tercijarnim strukturama. RNA unutar većih ribosoma prisutna je u nekoliko neprestanih infuzija. Oni popuštaju i stvaraju zavoje iz središnjeg dijela strukture, a da je pritom ne uzrujavaju. Zbog svoje složene i sistematizirane strukture, funkcija ribosoma također je vrlo učinkovita.

Veličina ribosoma

Prokariotski ribosomi su promjera približno 20 nm (200 ) i proizvedeni su od trideset pet 35% ribosomskih proteina i šezdeset pet 65% rRNA. U svakom slučaju, eukariotski organizmi se sastoje od 25 do 300 nm u promjeru. Oni se sastoje od podjedinice 40 -ih (Svedberg) i 60 -ih (Svedberg) podjedinice što implicira da je 80 -ih (Svedberg) za cijelu organelu jednaka relativnoj molekularnoj masi 4106 Daltona.

Položaj ribosoma

Gdje se nalaze ribosomi: U citoplazmi su dvije podjedinice jedinica za sintezu proteina vezane oko polimera mRNA, a proteini se zatim sintetiziraju uz pomoć prijenosne RNA. Proteini koje sintetiziraju jedinice za sintezu proteina prisutne u citoplazmi koriste se u samoj citoplazmi. Proteini koje proizvode vezani ribosomi transportiraju se izvan stanice.


Veza do učenja

Prođite kroz korake ove PBS interakcije da vidite sintezu proteina na djelu.

Ribosomi

Čak i prije nego što se mRNA prevede, stanica mora uložiti energiju za izgradnju svakog od svojih ribosoma. U E coli, u svakoj se stanici u svakom trenutku nalazi između 10.000 i 70.000 ribosoma. Ribosom je složena makromolekula sastavljena od strukturnih i katalitičkih rRNA i mnogih različitih polipeptida. U eukariota, jezgra je potpuno specijalizirana za sintezu i montažu rRNA.

Ribosomi postoje u citoplazmi prokariota i u citoplazmi i grubom endoplazmatskom retikulumu eukariota. Mitohondriji i kloroplasti također imaju vlastite ribosome u matrici i stromi, koji su sličniji prokariotskim ribosomima (i imaju sličnu osjetljivost na lijekove) nego ribosomi izvan njihovih vanjskih membrana u citoplazmi. Ribosomi se disociraju na velike i male podjedinice kada ne sintetiziraju proteine ​​i ponovno se udružuju tijekom početka translacije. U E. coli, mala podjedinica je opisana kao 30S, a velika podjedinica je 50S, za ukupno 70S (sjetite se da Svedberg jedinice nisu aditivne). Ribosomi sisavaca imaju malu 40S podjedinicu i veliku 60S podjedinicu, za ukupno 80S. Mala podjedinica odgovorna je za vezanje mRNA predloška, ​​dok velika podjedinica sekvencijalno veže tRNA. Svaku molekulu mRNA simultano prevodi mnogo ribosoma, svi sintetiziraju proteine ​​u istom smjeru: očitavaju mRNA s 5 ′ na 3 ′ i sintetiziraju polipeptid od N kraja do C kraja. Cjelovita struktura mRNA/poli-ribosoma naziva se polisom.

TRNA

TRNA su strukturne molekule RNA koje su transkribirane iz gena pomoću RNA polimeraze III. Ovisno o vrsti, u citoplazmi postoji 40 do 60 vrsta tRNA. Prijenosne RNA služe kao adapterske molekule. Svaka tRNA nosi određenu aminokiselinu i prepoznaje jedan ili više kodona mRNA koji definiraju redoslijed aminokiselina u proteinu. Aminoacil-tRNA vežu se na ribosom i dodaju odgovarajuću aminokiselinu u polipeptidni lanac. Stoga su tRNA molekule koje zapravo "prevode" jezik RNA u jezik proteina.

Od 64 moguća kodona mRNA - ili tripletne kombinacije A, U, G i C - tri određuju prekid sinteze proteina, a 61 dodavanje aminokiselina u polipeptidni lanac. Od ovih 61, jedan kodon (AUG) također kodira početak translacije. Svaki tRNA antikodon može se upariti s jednim ili više kodona mRNA za svoju aminokiselinu. Na primjer, ako se sekvenca CUA dogodila na predlošku mRNA u odgovarajućem okviru za čitanje, vezala bi leucinsku tRNA koja eksprimira komplementarnu sekvencu, GAU. Sposobnost nekih tRNA da se podudaraju s više od jednog kodona je ono što genetskom kodu daje blokovsku strukturu.

Kao adaptorske molekule translacije, iznenađujuće je da tRNA mogu uklopiti toliko specifičnosti u tako mali paket. Uzmite u obzir da tRNA moraju stupiti u interakciju s tri čimbenika: 1) moraju ih prepoznati ispravna aminoacil sintetaza (vidi dolje) 2) moraju ih prepoznati ribosomi i 3) moraju se vezati za ispravan slijed u mRNA.

Aminoacil tRNA sintetaze

Proces sinteze pre-tRNA pomoću RNA polimeraze III stvara samo RNA dio molekule adaptera. Odgovarajuća aminokiselina mora se dodati kasnije, nakon što se tRNA obradi i izveze u citoplazmu. Procesom "punjenja" tRNA, svaka molekula tRNA je povezana sa svojom ispravnom aminokiselinom jednim od skupine enzima zvanih aminoacil tRNA sintetaze. Najmanje jedna vrsta aminoacil tRNA sintetaze postoji za svaku od 20 aminokiselina, točan broj aminoacil tRNA sintetaza varira ovisno o vrsti. Ovi enzimi prvo vežu i hidroliziraju ATP kako bi katalizirali visokoenergetsku vezu između aminokiseline i adenozin monofosfata (AMP), a molekula pirofosfata se u ovoj reakciji izbacuje. Aktivirana aminokiselina zatim se prenosi u tRNA i oslobađa AMP. Izraz "punjenje"#8221 prikladan je, budući da se visokoenergetska veza koja veže aminokiselinu na svoju tRNA kasnije koristi za poticanje stvaranja peptidne veze. Svaka tRNA je dobila ime po svojoj aminokiselini.


REZULTATI

Ćelije osiromašene Pwp2 Prikaz G1 Odgoda prije nego što se evidentna stopa rasta smanji

Ranije smo pokazali da iscrpljivanje SSU procesnih proteina dovodi do inhibicije izlaska iz G1 (Bernstein i Baserga, 2004). Kako bismo dodatno ispitali ovaj fenomen, odabrali smo proučavati Pwp2/Utp1 kao predstavnika komponenti procesa SSU -a (Dragon et al., 2002. Dosil i Bustelo, 2004. Gallagher et al., 2004.). Radi jednostavnosti, pozvat ćemo se na Pwp2/Utp1 pod njegovim izvornim imenom, Pwp2. Za iscrpljivanje stanica Pwp2 koristili smo prethodno karakterizirani soj (GAL :: 3xHA-PWP2) gdje je Pwp2 pod kontrolom promotora koji je induciran galaktozom (izražen YPG/R) ili dekstrozom represivan (potisnut YPD). Western blot analiza pokazala je znatno smanjenu razinu Pwp2 nakon 4 sata u dekstrozi koja se nije mogla otkriti 8-12 sati (slika 1A). Nasuprot tome, kvasac gdje Pwp2 ima samo epitop 3xHA oznaku (Pwp2-3xHA) nije smanjio razinu Pwp2 u dekstrozi. Slično, razine Adh1, nepovezanog proteina u izobilju, nisu bile utjecane nakon iscrpljivanja Pwp2 (slika 1A).

Slika 1. Kvasac osiromašen Pwp2 akumulira nenastanjene stanice i pupa na većoj veličini stanica. (A) Razina proteina Pwp2 smanjuje se za 4 sata iscrpljivanja. GAL :: 3xHA-PWP2 ili Pwp2-3xHA kvasac uzgojen je u ranu log fazu u YPG-u, a zatim premješten u YPD. Prikupljene su jednake količine stanica, a protein je ekstrahiran i analiziran Western blotom na Pwp2 (protutijela protiv HA) ili Adh1 (protutijela protiv Adh1). (B) Rast stanica, postotak neobučenih stanica i veličina stanica praćeni su u kvascu ovisnom o Pwp2. GAL :: PWP2 i roditeljski soj (YPH499) uzgojen je u YPG mediju i premješten u YPD medij. Postotak slobodnih stanica prosječan je iz četiri neovisna pokusa, a SD je naznačen. (C) Elutriranje kvasca ovisnog o Pwp2 i neosiromašenog. GAL :: PWP2 i YPH499 uzgajani su u YPG mediju, a zatim prebačeni u YPD medij tijekom 12 sati. Kvasac je elutriran i sakupljen kao frakcije. Analizirane su frakcije za postotak neobuzdanih stanica u odnosu na veličinu stanice, RNK jedinice u odnosu na postotak neobuzdanih stanica, RNK jedinice u odnosu na veličinu stanice (fl), bjelančevinske jedinice u odnosu na postotak neobuzdanih stanica i proteinske jedinice u odnosu na veličinu stanice (fl). (D) Kvasac ovisan o Pwp2 ima povećane vakuole. GAL :: 3xHA-PWP2 i YPH499 uzgojeni su u SC-G, a zatim prebačeni u SC-D medij tijekom 21 h. Stanice su obojene vakuolnom bojom FM4-64 i vizualizirane DIC-om ili za bojenje FM4-64 na mikroskopu Zeiss Axioplan2.

Kada GAL :: 3xHA-PWP2 stanice su premještene u YPD medij, značajno usporavanje rasta mjereno pomoću OD600 primijećeno je tek 12 sati u dekstrozi (slika 1B). U 8 sati i stanice ovisne o Pwp2 i roditeljske YPH499 i dalje rastu približno istom brzinom. Budući da je ranije pokazano da iscrpljivanje SSU procesnih proteina uzrokuje kašnjenje G1 sortiranjem stanica aktiviranih fluorescencijom (FACS Bernstein i Baserga, 2004), stanice su također analizirane na nakupljanje stanica bez rastezanja, drugačiji test za kašnjenje G1. Stanice osiromašene Pwp2 počinju nakupljati nenabijene stanice već 8 sati nakon prelaska na dekstrozu, što ukazuje na kašnjenje u G1 (slika 1B). Stoga su kvasci osiromašeni Pwp2 smanjili razinu proteina Pwp2 nakon 4 sata (slika 1A), akumulirali nenabuhale stanice nakon 8 sati, ali samo značajno usporavaju rast za 12 sati u dekstrozi (slika 1B sažeto prikazana na slici 7). Tijekom naših eksperimenata uspoređivali smo učinke iscrpljivanja Pwp2 u GAL :: PWP2 soj na roditeljski soj, YPH499, oboje uzgojeno u dekstrozi, a ne na GAL :: PWP2 neiscrpljeni kvasac uzgojen u galaktozi. To je zato što je najtočnije uspoređivati ​​kvasac uzgojen u istom izvoru ugljika jer utječe na brzinu staničnog rasta, postotak neobučenih stanica i veličinu stanica.

Prethodni su radovi sugerirali da bi blokiranje biogeneze ribosoma trebalo sniziti zadanu vrijednost veličine stanice za početak, što bi rezultiralo prolaskom starta pri manjim količinama stanica (Jorgensen et al., 2004a). Stoga smo pitali jesu li stanice osiromašene Pwp2 promijenjene veličine. Izravno smo mjerili volumen stanica pomoću Coulter brojača u istom vremenskom razdoblju u dekstrozi (slika 1B). Iznenađujuće, kad se mjere na 24 sata iscrpljivanja, stanice osiromašene Pwp2 bile su veće od stanica divljeg tipa (slika 1B).

Stanice osiromašene pupoljkom Pwp2 veće veličine stanica od neiscrpljenog kvasca s umjereno smanjenim sadržajem stanične RNA

Pitali smo uključuje li povećanje veličine stanica paralelno povećanje stanične RNA i sadržaja proteina. Da bismo to učinili, analizirali smo sadržaj RNA i proteina kvasca po volumenu stanice kada je Pwp2 osiromašen. Stanične kulture su frakcionirane elutriranjem, metodom koja stvara gradijent stanica koje se prikupljaju kao frakcije na temelju veličine. Najmanje ćelije često odgovaraju nenabijenim G1 stanicama i skupljene su u prve frakcije. Veće stanice često odgovaraju pupavim stanicama i skupljaju se u narednim frakcijama. Tako se kvasac sličnih veličina i indeksa pupanja može usporediti s udjelom RNA ili proteina po volumenu stanice.

Elutriranje stanica korišteno je za sortiranje kvasca osiromašenog Pwp2 tijekom 12 sati, jer je to vrijeme u kojem se rast značajno usporava (slika 1C). Potvrdili smo to GAL :: PWP2- bez odabira kvasac je bio veći (slika 1B) analizom elutriranih frakcija sa stanicama pri indeksu pupanja od 50%, koji je ovdje korišten kao referentna točka. Na ovom indeksu pupoljaka, GAL :: PWP2 stanice su imale modalni volumen stanica od 50 fl, dok su roditeljske stanice (YPH499) imale volumen od 34 fl (slika 1C, dodatna tablica 1). Ovi rezultati ukazuju na to da kvasac ovisan o Pwp2 može imati veći kritični volumen za pupanje od divljeg tipa.

Elutrirani kvasac osiromašen ili ne Pwp2 analiziran je na ukupnu količinu RNA i proteina po volumenu stanice. Ukupna RNA određena je jednostaničnim ispitivanjem pomoću bojenja propidijevim jodidom, a zatim FACS (vidi Materijali i metode). Sadržaj proteina određen je jednostaničnim ispitivanjem pomoću FITC bojenja, a zatim FACS (Popolo et al., 1982.). Za usporedbu rezultata između stanica osiromašenih ili ne Pwp2, koristili smo referentnu točku elutrirane frakcije s 50% pupanih stanica. Stanice osiromašene Pwp2 (50 fl) imale su modusnu vrijednost od 441 RNA i 477 proteinskih jedinica (proizvoljne jedinice), dok su neiscrpljene stanice (34 fl) imale modusnu vrijednost od 592 RNA i 421 proteinske jedinice (Slika 1C, Dodatna tablica 1). Ovi rezultati ukazuju na to da su stanice osiromašene Pwp2 veće po volumenu prema Coulter brojaču, ali imaju manji udio RNA od neiscrpljenog kvasca.

Kvasac osiromašen Pwp2 imaju povećane vakuole

Jedno objašnjenje za povećani volumen GAL :: PWP2 stanice bez povećanja sadržaja proteina ili RNA mogu biti povećanje veličine vakuole. Kvasac osiromašen ili ne Pwp2 tijekom 21 h analiziran je mikroskopijom s kontrastom s diferencijalnim smetnjama (DIC) i s vakuolnom mrljom, FM4-64, koja se interkalira u membranu vakuole (slika 1D). Mikroskopija je pokazala da je kvasac osiromašen Pwp2 imao očito veće vakuole od neiscrpljenih stanica (slika 1D).

Stanice osiromašene Pwp2 Akumuliraju pre-rRNA prije smanjenja razine 18S rRNA

Ranije je utvrđeno da je Pwp2 potreban za pre-rRNA obradu prekursora 18S rRNA (Dragon et al., 2002. Dosil i Bustelo, 2004. Gallagher et al., 2004.). Željeli smo utvrditi jesu li rezultirajući defekti obrade pre-rRNA paralelni s promjenama staničnog ciklusa koje smo uočili. Northern blot analiza pre-rRNA iz stanica osiromašenih Pwp2 pokazala je da je kvasac ovisan o Pwp2 akumulirao 35S i 23S pre-rRNA i smanjio 27SA2 i 20S pre-rRNA počevši od ∼8 h nakon iscrpljivanja (sažeto prikazane slike 2, A i B na slici 7). Taj je učinak bio izraženiji nakon 12 h iscrpljivanja, kada je stopa rasta značajno smanjena (slika 2B sažeto prikazana na slici 7). Budući da na razine 25S rRNA ne utječe iscrpljivanje Pwp2 (Zmaj et al., 2002. Dosil i Bustelo, 2004.), uspoređivali smo omjer razina pre-rRNA 35S i 20S s 25S rRNA tijekom vremenskog tijeka. Ti su učinci kvantificirani na slici 2C, gdje omjer 20S/25S i omjer 35S/25S jasno pokazuju da se 20S pre-rRNA smanjuje i 35S pre-rRNA nakuplja najkasnije 8 sati nakon prelaska na medij dekstrozu. Budući da su se pre-rRNA počele nakupljati, što ukazuje na nedostatke u biogenezi ribosoma, nakon 8 sati iscrpljivanja Pwp2, pitali smo hoće li se razine zrelih 25S i 18S rRNA također promijeniti nakon 8 sati. Kad je Pwp2 bio iscrpljen, omjer 25S/18S rRNA porastao je nakon ∼12 h, što ukazuje na smanjene razine 18S, što je odgovaralo vremenu kada je rast bio značajno usporen (slika 2C vidi i sliku 7). Nasuprot tome, u neosiromašenom kvascu uzgojenom u istom mediju omjer 25S/18S rRNA bio je približno 1: 1 tijekom vremena (slika 2C). Slično, uočeni su defekti obrade pre-rRNA prije nego što su drugi promijenili omjer 25S/18S rRNA u stanicama ovisnim o Pwp2 (Dosil i Bustelo, 2004). Stoga se uočeno povećanje stanica bez bubrega što ukazuje na kašnjenje G1 u 8 sati događa prije nego što se smanji ravnotežna razina zrele 18S rRNA i stoga može biti izravno povezano s nedostacima u sintezi novih ribosoma koji se mogu primijetiti u isto vrijeme.

Slika 2. Stanice osiromašene Pwp2 akumuliraju pre-rRNA prije smanjenja razine 18S rRNA. (A) Shema pre-rRNA obrade u kvascu. SSU procesome potreban je za biogenezu prije 18S na mjestima za obradu pre-rRNA A0, A1 i A2 (podebljani tekst). Oligos C, B, E, A i Y korišteni su kako je prethodno opisano (Lee i Baserga, 1997.). Defekti u ovim koracima obrade dovode do nakupljanja 35S i 23S pre-rRNA i smanjenja 27SA2 i 20S pre-rRNA i 18S rRNA. (B) Northern blot koji ukazuje na to da se pre-rRNA akumuliraju počevši od 8 sati iscrpljivanja Pwp2. Osiromašen kvasac (GAL :: PWP2) ili nisu (YPH499) Pwp2 uzgojene u YPG -u i premještene u YPD medij. RNA je sjeverno blotirana za pre-rRNA i zrele 25S i 18S rRNA. (C) Kvantificiranje rezultata u B. Omjer 25S do 18S rRNA (omjer 25S/18S) analiziran je i iscrtan po vremenu u YPD -u (sati DEX) za GAL :: PWP2 i YPH499. Omjer 20S/25S i 35S/25S RNA analiziran je i iscrtan po vremenu u YPD -u (sati DEX). (D) Metaboličko označavanje koje ukazuje na greške u obradi pre-rRNA pri 9 i 12 sati iscrpljivanja. GAL :: PWP2 i YPH499 uzgojeni su u SG-URA-i i prebačeni u SD-URA medij 9 ili 12 sati. Stanice su označene s [3H] uracil, a zatim inkubirane s potpunim medijem. RNA je ekstrahirana i analiziran je jednaki broj.

Natalna sinteza ribosoma, ali ne i sinteza proteina, inhibirana je kada se nenastanjene stanice počnu nakupljati zbog iscrpljivanja Pwp2

Kako bi se dalje utvrdilo je li sinteza ribosoma u nastajanju inhibirana u vrijeme nakupljanja neobuzdanih stanica, obrada novo transkribirane pre-rRNA analizirana je metaboličkim označavanjem s [3 H] uracilom (slika 2D). The GAL :: PWP2 soj ili roditeljski soj (YPH499) osiromašeni su endogenom razinom uracila i premješteni u medij dekstrozu tijekom 9 i 12 sati. Kvasac je naknadno označen sa [3 H] uracil (koji označava sve nastale pre-rRNA), a zatim je slijedila 0-, 3-, 12- ili 30-minutna inkubacija u potpunoj podlozi koja sadrži uracil. Rezultati pokazuju da u 9 sati iscrpljivanja Pwp2, stanice pokazuju nedostatke u obradi pre-18S rRNA i akumuliraju 35S i 23S pre-rRNA, istovremeno smanjujući 27SA pre-rRNA, 20S pre-rRNA i zrele 18S rRNA (slika 2D). Ovo potvrđuje da postoje defekti obrade pre-rRNA u ranim vremenskim razdobljima nakon iscrpljivanja Pwp2.

Budući da se razine 18S rRNA smanjuju iscrpljivanjem Pwp2, što rezultira smanjenjem broja funkcionalnih ribosoma, pitali smo hoće li na prelazak na medij dekstrozu utjecati i na sintezu novih proteina. GAL :: PWP2 i kvasac YPH499 analizirani su na sintezu novih proteina metaboličkim označavanjem s Trans 35 S-oznakom nakon rasta dekstroze. Proteini koji se mogu taložiti TCA sakupljeni su na filter papiru GF/C i ugradnja 35 S-aminokiselina izmjerena u scintilacijskom brojaču. Rezultati pokazuju da se u 8 sati iscrpljivanja Pwp2 nova sinteza proteina još uvijek ne smanjuje (slika 3). 10 sati nakon prelaska u medij koji sadrži dekstrozu, nova sinteza proteina bila je blago smanjena, a zatim se postupno smanjivala s progresivnim vremenom iscrpljivanja Pwp2. Tako, nakon 8 sati iscrpljivanja Pwp2, kada su stanice bez bubrega već nakupljene, a defekt pre-rRNA obrade postaje očit, sinteza proteina još nije smanjena (slika 3).

Slika 3. Smanjenje sinteze novih proteina ne može se otkriti sve do 10 sati iscrpljivanja Pwp2. GAL :: PWP2 i YPH499 uzgajani su u mediju koji sadrži galaktozu i rafinozu kao izvor ugljika, a zatim su premješteni u medij koji sadrži glukozu (DEX) za naznačena vremenska razdoblja. Stanice su pulsirane s Trans 35 S-oznakom i analiziran je protein koji se taloži u TCA. 35 Ugradnja S-aminokiselina GAL :: PWP2 stanice su normalizirane za svaki eksperiment na istu vremensku točku u kontrolnom soju, YPH499. Omjeri tri nezavisna niza eksperimenata su prosječeni i izračunat je SD.

Kvasac osiromašen Pwp2 Prikaz G1 Odgoda neovisno o razinama proteina Cln3

Cln3 funkcionira kao pozitivan regulator za napredovanje staničnog ciklusa na startu. Budući da su razine mRNA i proteina Cln3 izrazito nestabilne (Tyers et al., 1992. Cross i Blake, 1993.) i stoga bi prijevod Cln3 bio osjetljiv na promjene razine ribosoma, pitali smo je li povećanje nebudiciranih stanica zbog iscrpljivanja Pwp2 posljedica smanjene razine proteina Cln3.

Prekinuli smo nebitno CLN3 i upitao je li cln3Δ kvasac također osiromašen Pwp2 akumulirao bi nenastanjene stanice. Kvasac ovisan o Pwp2 i roditeljski soj YPH499 u a cln3Δ ili CLN3 Pozadina je prebačena u medij dekstrozu i praćena je rast. Nakon 12 sati iscrpljivanja Pwp2, cln3Δ i YPH499 kvasac pokazali su usporeno usporen rast na temelju OD600 (slika 4A). Budući da je kvasac osiromašen Pwp2 nakupio G1 stanice, pitali smo je li cln3Slično bi se ponašao i Δ Pwp2-ovisni kvasac. Rezultati su to pokazali cln3Δ kvasac je nakupio nenabuhale stanice s kinetikom sličnom onoj CLN3 kvasca kada je Pwp2 bio iscrpljen, počevši nakon ∼8 h u dekstrozi (slika 4A).

Slika 4. Akumulacija nenabušenih stanica u osiromašenju Pwp2 je neovisna o Cln3. (A) Rast stanica i postotak neobuzdanih stanica praćen je u cln3Δ kvasac ovisan o Pwp2. GAL :: PWP2 cln3Δ, cln3Δ, GAL :: PWP2, a roditeljski soj (YPH499) uzgojen je u YPG mediju, a zatim premješten u YPD. (B) Razina proteina Cln3 smanjuje se nakon 14 sati iscrpljivanja Pwp2. Kvasac s Cln3-HA-MYC označen u a GAL :: 3xHA-PWP2 soj je uzgojen u YPG mediju, a zatim održan u ranoj log fazi u YPG -u ili premješten u YPD medij. Protein was extracted from an equal number of cells and analyzed by Western blot for Cln3 (anti-MYC antibodies), Pwp2 (anti-HA antibodies), Mpp10 (anti-Mpp10 antibodies), and Adh1 (anti-Adh1 antibodies) protein expression.

Because Pwp2 depletion leads to G1 delay and Cln3 is an important G1 regulator, we asked if reduced Cln3 protein levels accompany the accumulation of unbudded cells observed with Pwp2 depletion. Uraditi ovo, CLN3 was MYC tagged in a GAL::3xHA-PWP2 strain using a tagging construct that has previously been used to visualize Cln3 by Western blot (Miller et al., 2005.). Correct tagging of Cln3 was verified by Western blotting with anti-Myc antibody. A single detectable Cln3 protein band ran at ∼65 kDa, comigrating with a protein band in a previously characterized tagged Cln3 strain (Miller et al., 2005.). A band of that size was not detected in the untagged parent strain (YPH499 data not shown). Yeast depleted or not of Pwp2 were tested for Cln3, Pwp2, Mpp10, and Adh1 protein levels. As expected, Pwp2 protein levels were reduced after 4 h of depletion (Figure 4B). Cln3 protein levels, however, decreased only after 14 h of Pwp2 depletion (Figure 4B). Protein levels of Mpp10 (another known SSU processome component) and Adh1 (an unrelated abundant protein) did not change during this time course when Pwp2 was depleted (Figure 4B). Protein levels of the Cln3, Pwp2, Mpp10, and Adh1 proteins were unaffected when grown in YPG media (Figure 4B). Clearly, both the increase in unbudded cells and the slowing of growth precede the decrease in Cln3 protein levels. Therefore, consistent with our genetic results, a decrease in the levels of the Cln3 protein cannot be responsible for the G1 delay when Pwp2 is depleted.

Deletion of whi5 Blunts the G1 Delay Observed in Pwp2 Depleted Yeast

One candidate for mediating the G1 delay in response to inhibition of ribosome biogenesis is the Whi5 protein, because it is a known negative regulator of Start (Jorgensen et al., 2002 Costanzo et al., 2004 de Bruin et al., 2004). Therefore, we asked whether yeast with disrupted WHI5 would accumulate unbudded cells when ribosome biogenesis is inhibited. Yeast with GAL::PWP2 whi5Δ or whi5Δ were shifted into dextrose media (Figure 5A). After 12 h in dextrose, yeast depleted of Pwp2 (GAL::PWP2 whi5Δ) slowed growth in comparison to whi5Δ (Figure 5A). Yeast were analyzed for changes in the cell cycle by 1) determining the percentage of unbudded cells and 2) analyzing cells by FACS. The results indicate that, in contrast to yeast where WHI5 is intact, yeast depleted of Pwp2 when WHI5 was disrupted did not accumulate unbudded or G1 cells with the same time course as yeast depleted of Pwp2 where WHI5 was intact (Figure 5A). However, after extended Pwp2 depletion, whi5Δ yeast did accumulate unbudded cells, but to a limited extent (Figure 5A). Therefore, disrupting WHI5 delays the G1 accumulation that is normally observed with Pwp2 depletion. Whi5 is thus likely involved in the initial cell cycle response, here examined at 8 h, to ribosome biogenesis defects. However, at later time points (24 h) when ribosome and protein levels are depleted and when protein synthesis is affected, a Whi5-independent mechanism likely ultimately causes G1 delay.

Figure 5. Cells with disrupted WHI5 delay G1 arrest upon Pwp2 depletion. (A) Cell growth, percentage of unbudded cells, and cell size were monitored in whi5Δ Pwp2-depeleted yeast. GAL::PWP2 whi5Δ and whi5Δ yeast were grown in YPG media and then shifted into YPD media. The same samples were also analyzed by FACS. The percentage of unbudded cells was averaged from three separate experiments, and the SD is indicated. The YPH499 and GAL::PWP2 averages are superimposed from Figure 1B. Three of the four experiments were conducted simultaneously with the whi5Δ and GAL::PWP2 whi5Δ strains. (B) Elutriation of whi5Δ Pwp2-depeleted yeast. GAL::PWP2 whi5 ili whi5Δ were grown in YPG and then shifted into YPD for 12 h. Cells were elutriated and analyzed for percentage of unbudded cells versus cell size, RNA units versus percentage of unbudded cells, or protein units versus percentage of unbudded cells.

Jer GAL::PWP2 yeast when incubated in dextrose for 12 h were larger than the parent strain (YPH499), we asked whether GAL::PWP2 whi5Δ yeast were larger than whi5Δ. In contrast to Pwp2-depeleted yeast, whi5Δ yeast did not significantly increase in cell size when Pwp2 was depleted for 24 h (Figure 5A). As expected from previously published results, whi5Δ yeast were smaller than the parent strain, YPH499 (Figure 5A and Supplementary Table 1 Jorgensen et al., 2002 Costanzo et al., 2004 de Bruin et al., 2004).

Because yeast depleted of Pwp2 have less RNA per cell volume, we asked if GAL::PWP2 whi5Δ yeast would also have less RNA per cell volume when compared with whi5Δ. Cell elutriation was used to sort yeast by size depleted or not of Pwp2 for 12 h in a whi5Δ strain (Figure 5B). Yeast at the same budding index were compared for RNA or protein content per cell volume. The results indicate that GAL::PWP2 whi5Δ yeast incubated in dextrose were larger than whi5Δ yeast at a budding index of 50% (Figure 5B). GAL::PWP2 whi5Δ yeast had a mode value volume of 42 fl, whereas whi5Δ cells had a mode value volume of 29 fl (Figure 5B Supplementary Table 1). Therefore Pwp2-depeleted cells were indeed larger than nondepleted cells when compared at the same budding index. These results suggest that although the accumulation of unbudded cells is delayed when WHI5 is disrupted and Pwp2 depleted, WHI5 disruption does not change the effects on cell size.

GAL::PWP2 whi5Δ yeast elutriated after incubation in dextrose for 12 h were analyzed for total RNA and protein content per cell volume as described previously for GAL:: PWP2 kvasac. An elutriated fraction with 50% budded cells was used as a reference point. The results indicate that GAL::PWP2 whi5Δ yeast had a mode value of 367 RNA and 253 protein units, whereas whi5Δ cells had a mode value of 344 RNA and 258 protein units (Figure 5B). The results reveal that although GAL::PWP2 whi5Δ yeast are larger, they have roughly the same RNA and protein content when compared at the same budding index to whi5Δ yeast (Figure 5B Supplementary Table 1).

Whi5-GFP Increases Time Spent in the Nucleus in Pwp2-depleted Cells

Previously, it was determined that Whi5 can inhibit SBF/MBF while in the nucleus (Jorgensen et al., 2002 Costanzo et al., 2004 de Bruin et al., 2004). To test whether deficiencies in ribosome biogenesis result in an increased interval of nuclear Whi5, expression of the Whi5-GFP protein was monitored in Pwp2-depeleted (GAL::PWP2) and nondepleted (parent strain W303) yeast by time-lapse microscopy (Bean et al., 2006.). By time-lapse microscopy of WHI5-GFP cells, growth of the mother cell (the cell before budding) and daughter cell (the bud on the mother cell) can be divided into three measurable intervals: 1) time from mother bud emergence to Whi5 nuclear entry (MBE-W5I), 2) time from Whi5 nuclear entry to Whi5 nuclear exit (W5I–W5O), and 3) time from Whi5 nuclear exit to bud emergence (W5O–BE Figure 6A Bean et al., 2006.). It is important to note that because we were unable to construct the Whi5-GFP strain in the YPH499 strain background, the time-lapse microscopy was conducted using the previously characterized Whi5-GFP strain in a W303 strain background (Bean et al., 2006.). W303 grows faster than the YPH499 strain background, thus altering the timing, but not the effects, of Pwp2 related cellular events (Supplementary Figure 1). The cell cycle delay observed with Pwp2 depletion due to whi5Δ was also seen in W303, although the effect was less pronounced, perhaps because of the faster growth rate in W303 (data not shown).

Figure 6. Increased nuclear residence time of Whi5 when ribosome biogenesis is disrupted. Using time-lapse microscopy, individual mother and daughter Whi5-GFP cells were analyzed in GAL::PWP2 i PWP2 yeast from a series of three movies representing different preincubation times in dextrose (either 4, 5.5, or 7 h). Data from all three movies were plotted on the same graph. The number of total hours in dextrose (Pwp2 depletion) is plotted on the x-axis and individual cell cycle interval is plotted on the y-axis in minutes. The time limit for each movie is shown with a diagonal line representing the maximum time for an event that could be observed. Uncompleted events, represented as symbols on the diagonal line, are assigned to the movie limit line. Individual mother cells are represented in pink, and daughter cells are blue. (A) Cell cycle analysis of individual Whi5-GFP yeast can be divided into three parts: 1) Mother bud emergence to Whi5 nuclear entry (MBE-W5I), 2) Whi5 nuclear entry to exit (W5I-W5O), and 3) Whi5 nuclear exit to bud emergence (W5O-BE). (B) Graph of time interval indicating Whi5 nuclear residence (W5I-W5O) in GAL::PWP2 i PWP2 yeast, as a function of time after transfer to dextrose that Whi5 nuclear entry occurred. Still frame examples of yeast depleted or not of Pwp2 (9 and 14.5 h dextrose) with nuclear Whi5-GFP foci marked with white arrows are from the 5.5 h dextrose preincubation movie. (C) Graph of time interval indicating Whi5 nuclear exit to bud emergence (W5O-BE) in GAL::PWP2 i PWP2 yeast, as a function of time after transfer to dextrose that Whi5 nuclear exit occurred. (D) Graph of the time interval indicating mother bud emergence to Whi5 nuclear entry (MBE-W5I) in GAL::PWP2 i PWP2, as a function of time after transfer to dextrose that mother bud emergence occurred.

To determine if Whi5 localization is altered upon inhibition of ribosome biogenesis, GAL::PWP2 i PWP2 (parent strain W303) yeast were preincubated in dextrose for varying intervals, plated on dextrose solid medium, and analyzed by time-lapse microscopy for Whi5-GFP nuclear entry/exit (Figure 6B). Three movies were analyzed, representing 4–16 h of growth in dextrose. Pwp2 depletion results in a steady increase in Whi5 nuclear residence time (W5I-W5O) in both the mother (pink) and daughter (blue) cells, with the increase beginning after ∼6 h in dextrose (Figure 6B). In addition, by the completion of the movies, many cells still had nuclear Whi5 (indicated by points lying on the diagonal lines). Still images from the GAL::PWP2 i PWP2 movies (9 and 14.5 h dextrose) are shown with nuclear Whi5-GFP foci marked with white arrows as an example (Figure 6B). Whi5 nuclear entry-to-exit time was longer in wild-type daughter cells than in wild-type mother cells, as previously observed (Bean et al., 2006.). In Pwp2-depeleted yeast, consistent with our genetic results, increases in nuclear residence time of Whi5 occurs before the overt growth rate decreases (arrow in Figure 6B and Supplementary Figure 1).

Because Pwp2 depletion increases Whi5 nuclear retention time, we asked whether the time of bud emergence after Whi5 nuclear exit (W5O-BE) would also increase (Figure 6C). As previously observed (Figure 6C Bean et al., 2006), budding followed Whi5-GFP nuclear exit by ∼25–30 min in PWP2 yeast (Figure 6C). Pwp2-depleted yeast did not significantly change this interval when compared with PWP2 yeast, at least until late in the depletion time course, significantly after clearly detectable increases in the Whi5 nuclear residence time (Figure 6C).

The range of time spent from mother bud emergence to Whi5 entry was similar for both GAL::PWP2 i PWP2 yeast, although some delay was detectable in the depleted cells late in the time course. Whi5 nuclear entry was simultaneous in both mother and daughter cells because of the sharing of common cytoplasm until mitotic exit (Figure 6D Costanzo et al., 2004 Bean et al., 2006.). U GAL::PWP2 i PWP2 cells, the interval between Whi5-GFP nuclear exit and completion of mitosis, as indicated by Whi5-GFP nuclear reentry required ∼40–120 min (Costanzo et al., 2004 Bean et al., 2006.). These results indicate that upon inhibition of ribosome biogenesis, Whi5 nuclear residence time increases dramatically, before overt changes in cell growth rate, whereas other cell cycle intervals remain relatively unchanged until considerably later in the depletion time course.


Ribosom

The ribosome gets started in a process called initiation. Several initiation factor proteins deliver the mRNA to the small subunit, line up the first tRNA, and guide the association with the large subunit. This structure ( 4v4j ), shows a special sequence in the mRNA, called the Shine-Delgarno sequence after its discoverers, which is associated with the last part of the RNA chain in the small subunit. This lines up the mRNA in the right place, making it ready for a special initiator tRNA. In the picture, the little piece of mRNA is shown in red and tRNA is shown in yellow.

A note about the picture: the mRNA, tRNA and protein factors all bind inside the ribosome, between the two subunits, so it is tricky to create a picture that shows what is happening. These pictures show the mRNA, tRNA and other molecules, along with a lightened picture of the ribosome to show their placement in the whole complex.

Elongation

Termination

Antibiotici

Exploring the Structure

Ribosome Decoding Center (PDB entry 2wdg)

The new structures of intact 70S ribosomes reveal the secret of life. This illustration shows a closeup of the "decoding center" of the ribosome (PDB entry 2wdg ). This is the place where an incoming tRNA anticodon (shown in yellow) is matched with an mRNA codon (shown in red). As you might imagine, it is essential that this match is perfect, so that only the proper tRNA is paired, and thus that only the correct amino acid is added to the growing chain. The ribosome uses several interactions to test this pairing, ensuring that the base pairing is correct. To look closely at these interactions, click on the image for an interactive Jmol.

Teme za daljnju raspravu

  1. The ribosome is composed of two subunits that assemble around the mRNA into a functional complex. What are the advantages of this? Can you find other examples of molecules that surround RNA or DNA strands?
  2. Ribosomes are challenging molecules to study. As you are exploring the ribosome
  3. structures in the PDB, compare the different types of data that are used to support the structures, including crystallographic structures at atomic and near-atomic resolution and electron micrograph reconstructions at lower resolution.

Povezani izvori PDB-101

  • More about Ribosome
  • Browse Enzymes
  • Browse Protein Synthesis
  • Browse Drug Action
  • Browse Nobel Prizes and PDB structures
  • Browse Antimicrobial Resistance
  • Browse Nucleic Acids
  • Browse Molecular Evolution
  • Browse Central Dogma

Reference

  1. A. Korostelev and H. F. Noler (2007) The ribosome in focus: new structures bring new insights. Trends in Biochemical Sciences 32, 434-441.
  2. T. A. Steitz (2008) A structural understanding of the dynamic ribosome machine. Nature Reviews Molecular Cell Biology 9, 242-253.
  3. T. M. Schmeing and V. Ramakrishnan (2009) What recent ribosome structures have revealed about the mechanism of translation. Nature 461, 1234-1242.
  4. E. Zimmerman and A. Yonath (2009) Biological implications of the ribosome's stunning stereochemistry. ChemBioChem 10, 63-72.

January 2010, David Goodsell

O PDB-101

PDB-101 pomaže učiteljima, studentima i široj javnosti u istraživanju 3D svijeta proteina i nukleinskih kiselina. Učenje o njihovim različitim oblicima i funkcijama pomaže razumjeti sve aspekte biomedicine i poljoprivrede, od sinteze proteina do zdravlja i bolesti do biološke energije.

Zašto PDB-101? Istraživači širom svijeta čine ove 3D strukture slobodno dostupnima u arhivi Protein Data Bank (PDB). PDB-101 gradi uvodne materijale koji pomažu početnicima da započnu s predmetom ("101", kao na početnom tečaju), kao i izvore za prošireno učenje.


Process of Protein Synthesis

Now that we know what Ribosomes are made of, lets learn about their functions and how they actually make proteins.

Protein production is one of the most critical part of a cell. Without making proteins the cells in the body will not be able to survive. Our body is dependent on protein to function properly. Ribosomes help cells remain in a healthy condition by reacting with other parts of the cell. One such part is the nucleus, the cell’s nucleus and Ribosomes work together to make proteins.

This complete process of making proteins is called “Translation” and uses amino acids in the body for its successful operation.

To understand the process better, imagine that amino acids are “Small building blocks” and these small building blocks can be broken down and then reassembled. Naturally, the amino acids are not present in the correct order. Or you can say the small blocks in it are not aligned properly in order to turn into proteins. Ribosomes break down these small building blocks and rearranges them in the structure of a protein. The end result is that our cells get Proteins that are more specifically known as mRNA Proteins.

Role of RNA

Ribosomes are the only organelles that can interact with the RNA in the body to receive instructions from it. This is why cells need them, because Ribosomes are the only part in cells that can read the sequence of each small block in amino acids and they can “translate” these sequences into the sequence of proteins. The RNA (Ribonucleic acid) gives it instructions about how to rearrange the blocks to create proteins.


Vascular tissues - introduction

The structure of plants and their vascular tissue.

This lesson begins with a hands-on look inside the roots and stems of plants to see that the cells are not all the same and that there are specialised cells helping the plant to transport water and sugars. Not to mention supporting the plant. A short research task is designed to help students find the key details about xylem and phloem which will be needed in the following lessons. Finally, some simple questions tests factual recall.

Lesson Description

Guiding Questions

What is the inside of a plant like?

Are the roots the same as the stems?

Do plants have blood vessels like humans?

Activity 1 - Experiment to prepare slides of plant stems and roots

Complete the Experiment to prepare transverse sections of stems and roots to see examples of the xylem, phloem, parenchyma and other cells introduced in this topic. Clover, Sunflower, Cucumber, or bean plants all work well for this experiment. It is also worthwhile to look at prepared slides of transverse sections or longitudinal sections of stems and roots.

Activity 2: Video introduction to plant cells in the roots and stems.

Watch this video which introduces different plant cells, xylem, phloem, pith, epidermis and even sclerenchyma which makes the strands that get stuck in your teeth when you eat celery. Make brief notes as you watch.

Activity 3: Analysis of video of plant cells in the roots and stems.

Using the animation from Cambridge university, analyse the movement of water and sugar molecules in the xylem and phloem using the worksheet below.

Complete Xylem and Phloem analysis worksheet to make notes of key points from the animation.

Activity 3 Plant Structure Quiz

In order to explain how the particular features of xylem and phloem help them to adapt to their function in the plant the following facts should be understood. These self-correcting quiz of structure and function points can be regenerated in a variety of configurations.

click this image to open the quiz.

Teachers notes

To introduce the structure and function of xylem vessels and phloem seive tubes elements

To be able to identify xylem and phloem in microscope images

This lesson aims to introduce students to the vascular parts of roots and stems ready for the detailed lessons which follow in the next two sections. It tries to put these parts into the context of the whole plant and to use student analysis of a model of xylem and phloem to teach key points rather than simple lecturing and note taking.

Research shows that students remember details better if they see them and use them in two separate lessons and also if they are asked to interpret information themselves.

It is no longer specifically required in the IB guide, but some students may like to further their understanding and memory of key points about xylem and phloem by comparing the two structures.

A comparison of xylem and phloem in a simple table can be found here on Diffen.


HL genetics - planning sheet 10.1

Planning sheet for HL genetics 10.1Understanding(s)Understandings:Meiosis (new guide)Essential Question(s) TOK / Nature of Science / IMSkills students will haveTime: 1-2h After an introductory presentation students assess their knowledge of meiosis with some diagnostic questions. Following this they make some structured notes about how meiosis, chromosomes and inheritance are connected. A final review of the diagnostic.

Da biste pristupili cijelom sadržaju ove web stranice, morate se prijaviti ili se pretplatiti na nju.


Ontogenesis of Striated Muscle

Ribosomi

Ribosomes are abundant in regions of myofilament assembly and sarcomere formation. 86 They may be single and free in the cytoplasm, may occur in clusters as polyribosomes, or may be membrane associated. Ribosomes are structurally related to the formation of thick myosin filaments but not to the formation of thin filaments. Polyribosomes of approximately 15 individual ribosomes are consistently clustered near both ends of the thick filaments, nearest to the I band, and single ribosomes also occur along the length of the myosin filament. 67 Ribosomes decrease in number and virtually disappear as the sarcomeres form, and they are rare in mature muscle. They reappear in regenerating myofibers at any age. The high RNA content in fetal myotubes and regenerating myofibers of injured mature muscle and the lack of demonstrable RNA in mature normal myocytes are well demonstrated by acridine orange fluorochrome studies. 147


Gledaj video: Intracellular Structures- Ribosomes (Kolovoz 2022).