Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Une description des ribosomes
- La prévalence des ribosomes
- Les ribosomes sont des usines de protéines
- Qui a découvert les ribosomes?
- La découverte de la structure du ribosome
- Qu'est-ce qu'un ribozyme?
- Catégorisation des ribosomes selon les valeurs de Svedberg
- L’importance de la structure du ribosome
Les ribosomes sont connus comme les fabricants de protéines de toutes les cellules. Les protéines contrôlent et construisent la vie.
Par conséquent, les ribosomes sont essentiels à la vie. Malgré leur découverte dans les années 1950, il a fallu plusieurs décennies avant que les scientifiques élucident réellement la structure des ribosomes.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Les ribosomes, connus comme les fabriques de protéines de toutes les cellules, ont été découverts pour la première fois par George E. Palade. Cependant, Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz et Venkatraman Ramakrishnan ont déterminé la structure des ribosomes.
Une description des ribosomes
Les ribosomes tirent leur nom du «ribo» de l'acide ribonucléique (ARN) et du «soma», qui signifie latin «corps».
Les scientifiques définissent les ribosomes comme une structure présente dans les cellules, un des nombreux sous-ensembles cellulaires plus petits appelés organites. Les ribosomes ont deux sous-unités, une grande et une petite. Le nucléole fabrique ces sous-unités, qui se verrouillent ensemble. ARN ribosomal et protéines (riboprotéines) composent un ribosome.
Certains ribosomes flottent dans le cytoplasme de la cellule, tandis que d'autres se fixent au réticulum endoplasmique (ER). Le réticulum endoplasmique parsemé de ribosomes est appelé réticulum endoplasmique rugueux (RER); le réticulum endoplasmique lisse (SER) n'a pas de ribosomes attachés.
La prévalence des ribosomes
Selon l'organisme, une cellule peut contenir plusieurs milliers, voire des millions de ribosomes. Les ribosomes existent à la fois dans les cellules procaryotes et eucaryotes. Ils peuvent également être trouvés dans les bactéries, les mitochondries et les chloroplastes. Les ribosomes sont plus répandus dans les cellules nécessitant une synthèse protéique constante, comme les cellules cérébrales ou pancréatiques.
Certains ribosomes peuvent être assez massifs. Chez les eucaryotes, ils peuvent avoir 80 protéines et être constitués de plusieurs millions d'atomes. Leur portion d'ARN occupe plus de la masse que leur portion de protéine.
Les ribosomes sont des usines de protéines
Les ribosomes prennent codons, qui sont des séries de trois nucléotides, à partir d’ARN messager (ARNm). Un codon sert de matrice à partir de l’ADN de la cellule pour produire une certaine protéine. Les ribosomes traduisent ensuite les codons et les font correspondre à un acide aminé de ARN de transfert (ARNt). Ceci est connu comme Traduction.
Le ribosome possède trois sites de liaison à l’ARNt: un aminoacyle site de liaison (site A) pour la fixation d’acides aminés, un peptidyle site (site P) et un sortie site (site e).
Après ce processus, l’acide aminé traduit se construit sur une chaîne protéique appelée polypeptide, jusqu'à ce que les ribosomes terminent leur travail de fabrication d'une protéine. Une fois que le polypeptide est libéré dans le cytoplasme, il devient une protéine fonctionnelle. Ce processus explique pourquoi les ribosomes sont souvent définis comme des fabriques de protéines. Les trois étapes de la production de protéines sont appelées initiation, élongation et traduction.
Ces ribosomes ressemblant à des machines agissent rapidement, dans certains cas à la limite de 200 acides aminés par minute; les procaryotes peuvent ajouter 20 acides aminés par seconde. Les protéines complexes prennent quelques heures à assembler. Les ribosomes constituent la majeure partie des quelque 10 milliards de protéines contenues dans les cellules de mammifères.
Les protéines terminées peuvent à leur tour subir d'autres modifications ou se replier; c'est appelé modification post-traductionnelle. Chez les eucaryotes, le Appareil de Golgi complète la protéine avant sa libération. Une fois que les ribosomes ont terminé leur travail, leurs sous-unités sont soit recyclées, soit démantelées.
Qui a découvert les ribosomes?
George E. Palade a découvert les ribosomes pour la première fois en 1955. La description des ribosomes de Palade les décrivait comme des particules cytoplasmiques associées à la membrane du réticulum endoplasmique. Palade et d'autres chercheurs ont découvert la fonction des ribosomes, qui était la synthèse des protéines.
Francis Crick formerait ensuite le dogme central de la biologie, qui résume le processus de construction de la vie en tant que «l’ADN permet à l’ARN de produire des protéines».
Bien que la forme générale ait été déterminée à l'aide d'images de microscopie électronique, il faudrait encore plusieurs décennies pour déterminer la structure réelle des ribosomes. Cela est dû en grande partie à la taille relativement immense des ribosomes, qui ont empêché l'analyse de leur structure sous forme cristalline.
La découverte de la structure du ribosome
Pendant que Palade découvrait le ribosome, d'autres scientifiques en déterminèrent la structure. Trois scientifiques distincts ont découvert la structure des ribosomes: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan et Thomas A. Steitz. Ces trois scientifiques ont reçu le prix Nobel de chimie en 2009.
La découverte de la structure tridimensionnelle des ribosomes a eu lieu en 2000. Yonath, né en 1939, a ouvert la porte à cette révélation. Son travail initial sur ce projet a commencé dans les années 1980. Elle a utilisé des microbes de sources chaudes pour isoler leurs ribosomes, en raison de leur nature robuste dans un environnement hostile. Elle était capable de cristalliser les ribosomes afin qu'ils puissent être analysés par cristallographie aux rayons X.
Cela a généré un motif de points sur un détecteur afin que les positions des atomes ribosomaux puissent être détectées. Yonath a finalement produit des cristaux de haute qualité utilisant la cryocristallographie, ce qui signifie que les cristaux ribosomaux ont été congelés pour les empêcher de se décomposer.
Les scientifiques ont ensuite tenté d'élucider «l'angle de phase» des motifs de points. Au fur et à mesure que la technologie s'améliorait, les perfectionnements apportés à la procédure ont amené des détails au niveau de l'atome unique. Steitz, né en 1940, a pu découvrir quelles étapes de la réaction impliquaient quels atomes, au niveau des connexions des acides aminés. Il a trouvé les informations de phase pour la plus grande unité du ribosome en 1998.
Ramakrishan, né en 1952, s’efforça à son tour de résoudre la phase de diffraction des rayons X pour obtenir une bonne carte moléculaire. Il a trouvé les informations de phase pour la plus petite sous-unité du ribosome.
Aujourd'hui, de nouveaux progrès dans la cristallographie complète des ribosomes ont permis une meilleure résolution des structures complexes des ribosomes. En 2010, des scientifiques ont cristallisé avec succès les ribosomes 80S eucaryotes de Saccharomyces cerevisiae et ont pu cartographier sa structure de rayons X ("80S" est un type de catégorisation appelé valeur de Svedberg; plus d'informations à ce sujet prochainement). Cela a conduit à davantage d'informations sur la synthèse et la régulation des protéines.
Les ribosomes d'organismes plus petits se sont jusqu'à présent révélés être les plus faciles à travailler pour déterminer la structure des ribosomes. En effet, les ribosomes eux-mêmes sont plus petits et moins complexes. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour aider à déterminer les structures des ribosomes des organismes supérieurs, telles que celles chez l’homme. Les scientifiques espèrent également en apprendre davantage sur la structure ribosomale des agents pathogènes, afin de contribuer à la lutte contre les maladies.
Qu'est-ce qu'un ribozyme?
Le terme ribozyme se réfère à la plus grande des deux sous-unités d'un ribosome. Un ribozyme fonctionne comme une enzyme, d'où son nom. Il sert de catalyseur dans l'assemblage des protéines.
Catégorisation des ribosomes selon les valeurs de Svedberg
Les valeurs de Svedberg (S) décrivent le taux de sédimentation dans une centrifugeuse. Les scientifiques décrivent souvent les unités ribosomales en utilisant les valeurs de Svedberg. Par exemple, les procaryotes possèdent des ribosomes 70S composés d'une unité avec 50S et un de 30S.
Celles-ci ne s'additionnent pas car la vitesse de sédimentation a plus à voir avec la taille et la forme qu'avec le poids moléculaire. Les cellules eucaryotes, par contre, contiennent des ribosomes 80S.
L’importance de la structure du ribosome
Les ribosomes sont essentiels à toute vie, car ils fabriquent les protéines qui assurent la vie et ses éléments constitutifs. L'hémoglobine dans les globules rouges, l'insuline et les anticorps, entre autres, fait partie des protéines essentielles à la vie humaine.
Une fois que les chercheurs ont dévoilé la structure des ribosomes, cela a ouvert de nouvelles possibilités d'exploration. Une de ces pistes d'exploration concerne les nouveaux médicaments antibiotiques. Par exemple, de nouveaux médicaments pourraient enrayer la maladie en ciblant certains composants structurels des ribosomes de bactéries.
Grâce à la structure des ribosomes découverts par Yonath, Steitz et Ramakrishnan, les chercheurs connaissent maintenant des emplacements précis entre les acides aminés et les emplacements où les protéines quittent les ribosomes. La mise au point sur l'endroit où les antibiotiques s'attachent aux ribosomes ouvre une précision beaucoup plus grande dans l'action des médicaments.
Ceci est crucial à une époque où les antibiotiques autrefois puissants ont rencontré des souches de bactéries résistantes aux antibiotiques. La découverte de la structure des ribosomes revêt donc une grande importance pour la médecine.