POLYSOME: VLASTNOSTI, TYPY A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Polysome je skupina ribosomy přijatých za překlad stejného messenger RNA (mRNA). Struktura je lépe známá jako polyribosom nebo méně běžný ergozom.

Polysomy umožňují zvýšenou produkci proteinů od těch poslů, kteří jsou podrobeni simultánní translaci několika ribozomy. Polysomy se také podílejí na ko-translačních skládacích procesech a na získávání kvartérních struktur nově syntetizovanými proteiny.

Bakteriální polyribosomy. CNX OpenStax, přes Wikimedia Commons

Polysomy spolu s tzv. P těly a stresovými granulemi řídí osud a funkci poslů v eukaryotických buňkách.

Polysomy byly pozorovány jak v prokaryotických, tak v eukaryotických buňkách. To znamená, že tento typ makromolekulární formace má v buněčném světě dlouhou historii. Polysom ​​může být tvořen alespoň dvěma ribosomy na stejném messengeru, ale obecně existuje více než dva.

V alespoň jedné savčí buňce může existovat až 10 000 000 ribozomů. Mnoho z nich bylo pozorováno jako volné, ale velká část je spojena ve známých polysomech.

Obecné vlastnosti

Ribozomy všech živých věcí se skládají ze dvou podjednotek: malé podjednotky a velké podjednotky. Malá podjednotka ribozomů je zodpovědná za čtení messengerové RNA.

Velká podjednotka je zodpovědná za lineární přidání aminokyselin k vznikajícímu peptidu. Aktivní translační jednotka je jednotka, ve které byla mRNA schopna rekrutovat a umožnit sestavení ribozomu. Poté pokračuje postupné čtení tripletů v messengeru a interakce s odpovídající načtenou tRNA.

Ribosomy jsou stavební kameny polysomů. Ve skutečnosti oba způsoby překladu posla mohou koexistovat ve stejné buňce. Pokud jsou všechny komponenty, které tvoří translační aparát buňky, vyčištěny, najdeme čtyři hlavní frakce:

• První by byly tvořeny mRNA asociovanými s proteiny, s nimiž jsou vytvářeny messengerové ribonukleoproteiny. To znamená, jednotliví poslové.
• Druhá, od ribozomálních podjednotek, které se stále oddělují, se nepřekládají v žádného posla
• Třetí by byly monosomy. To znamená, že "volné" ribozomy spojené s některými mRNA.
• Nakonec by nejtěžší zlomek byl z polysomů. Toto je ten, který ve skutečnosti provádí většinu překladatelského procesu

Struktura eukaryotických polysomů

V eukaryotických buňkách jsou mRNA exportovány z jádra jako messenger ribonukleoproteiny. To znamená, že posel je spojen s různými proteiny, které určí jeho export, mobilizaci a překlad.

Mezi nimi existuje několik, které interagují s PABP proteinem připojeným k polyA 3 'konci messengeru. Jiné, jako je komplex CBP20 / CBP80, se budou vázat k 5 'kapotě mRNA.

Uvolnění komplexu CBP20 / CBP80 a nábor ribozomálních podjednotek do 5 'kapuce definují tvorbu ribozomu.

Začne se překlad a na 5 'kapuce se shromáždí nové ribozomy. To se děje po omezený počet časů, které závisí na každém posla a typu dotyčného polysomu.

Po tomto kroku interlační faktory prodloužení translace spojené s uzávěrem na 5 'konci interagují s PABP proteinem navázaným na 3' konec mRNA. Kruh je tedy tvořen definicí spojením nepřekládatelných oblastí posla. Tak, jak mnoho ribosomes je rekrutováno jak délka messenger, a jiné faktory, dovolit.

Vázané konce kruhové struktury eukaryotických polysomů. Fdardel, přes Wikimedia Commons

Jiné polysomy mohou přijmout lineární dvouřadou nebo spirálovou konfiguraci se čtyřmi ribozomy na otáčku. Kruhový tvar byl nejsilněji spojen s volnými polysomy.

Druhy polysomů a jejich funkce

Polysomy jsou tvořeny na aktivních translačních jednotkách (zpočátku monosomy) s postupným přidáváním dalších ribozomů na stejnou mRNA.

V závislosti na jejich subcelulární poloze najdeme tři různé typy polysomů, z nichž každý má své vlastní konkrétní funkce.

Volné polysomy

Nacházejí se v cytoplazmě zdarma, bez zjevných souvislostí s jinými strukturami. Tyto polysomy překládají mRNA, které kódují cytosolické proteiny.

Polymomy spojené s endoplazmatickým retikulem (ER)

Protože jaderná obálka je rozšířením endoplazmatického retikula, může být tento typ polysomu také spojen s vnější nukleární obálkou.

V těchto polysomech jsou translatovány mRNA, které kódují dvě důležité skupiny proteinů. Některé jsou strukturální součástí endoplazmatického retikula nebo Golgiho komplexu. Jiné, které musí být posttranslačně modifikovány a / nebo přemístěny intracelulárně těmito organely.

Polymomy asociované s cytoskelety

Polymomy asociované s cytoskeletami překládají proteiny z mRNA, které jsou asymetricky koncentrovány v určitých subcelulárních kompartmentech.

To znamená, že po opuštění jádra jsou některé messengerové ribonukleoproteiny mobilizovány na místo, kde je vyžadován produkt, který kódují. Tato mobilizace je prováděna cytoskeletem za účasti proteinů, které se vážou na polyA konec mRNA.

Jinými slovy, cytoskeleton rozděluje posly podle cíle. Tento osud je indikován funkcí proteinu a tím, kde musí bydlet nebo jednat.

Regulace post-transkripčního tlumení genů

I když je mRNA přepsána, nemusí to nutně znamenat, že musí být přeložena. Pokud je tato mRNA specificky degradována v buněčné cytoplazmě, je exprese jejího genu považována za post-transkripčně regulovanou.

Existuje mnoho způsobů, jak toho dosáhnout, a jedním z nich je působení tzv. MIR genů. Konečným produktem transkripce genu MIR je mikroRNA (miRNA).

Tito jsou komplementární nebo částečně komplementární k jiným poslům, jejichž překlad regulují (post-transkripční umlčení). Ztišení může také zahrnovat specifickou degradaci konkrétního posla.

Vše související s překladem, jeho kompartmentalizací, regulací a post-transkripčním genetickým umlčováním je řízeno polysomy.

K tomu interagují s jinými molekulárními makrostrukturami buněk známými jako P těla a stresové granule. Tato tři těla, mRNA a mikroRNA, tedy definují proteom přítomný v buňce v daném okamžiku.

Reference

1. Afonina, ZA, Shirokov, VA (2018) Trojrozměrná organizace polyribosomů - moderní přístup. Biochemistry (Moscow), 83: S48-S55.
2. Akgül, B., Erdoğan, I. (2018) Intracytoplazmatická relokalizace komplexů miRISC. Frontiers in Genetics, doi: 10.3389 / fgene.2018.00403
3. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. Walters, P. (2014) Molecular Biology of the Cell, 6 ^th Edition. Garland Science, Taylor & Francis Group. Abingdon on Thames, Velká Británie.
4. Chantarachot, T., Bailey-Serres, J. (2018) Polysomy, stresové granule a zpracovatelská těla: dynamický triumvirát regulující osud a funkci cytoplazmatické mRNA. Plant Physiology 176: 254-269.
5. Emmott, E., Jovanovic, M., Slavov, N. (2018) Ribosomová stechiometrie: od formy k funkci. Trends in Biochemical Sciences, doi: 10,016 / j.tibs.2018.10.009.
6. Wells, JN, Bergendahl, LT, Marsh, JA (2015) Ko-translační sestavení proteinových komplexů. Biohemical Society Transactions, 43: 1221-1226.