POLYSOOM: KENMERKEN, TYPEN EN FUNCTIES - BIOLOGIE

Een polysoom is een groep ribosomen die worden gerekruteerd voor de vertaling van hetzelfde boodschapper-RNA (mRNA). De structuur is beter bekend als het polyribosoom, of het minder vaak voorkomende ergosoom.

Polysomen maken de verhoogde productie mogelijk van eiwitten van die boodschappers die worden onderworpen aan gelijktijdige translatie door verschillende ribosomen. Polysomen nemen ook deel aan co-translationele vouwprocessen en aan de verwerving van quaternaire structuren door nieuw gesynthetiseerde eiwitten.

Bacteriële polyribosomen. CNX OpenStax, via Wikimedia Commons

Polysomen bepalen, samen met zogenaamde P-lichaampjes en stressgranulaat, het lot en de functie van boodschappers in eukaryote cellen.

Polysomen zijn waargenomen in zowel prokaryote als eukaryote cellen. Dit betekent dat dit type macromoleculaire formatie een lange geschiedenis heeft in de cellulaire wereld. Een polysoom kan bestaan uit ten minste twee ribosomen op dezelfde boodschapper, maar over het algemeen zijn er meer dan twee.

In ten minste één zoogdiercel kunnen tot 10.000.000 ribosomen voorkomen. Van velen is waargenomen dat ze vrij zijn, maar een groot deel wordt geassocieerd met de bekende polysomen.

Algemene karakteristieken

De ribosomen van alle levende wezens bestaan uit twee subeenheden: de kleine subeenheid en de grote subeenheid. De kleine subeenheid van ribosomen is verantwoordelijk voor het lezen van het boodschapper-RNA.

De grote subeenheid is verantwoordelijk voor de lineaire toevoeging van aminozuren aan het ontluikende peptide. Een actieve translationele eenheid is er een waarin een mRNA in staat is geweest om het ribosoom te rekruteren en het samen te stellen. Hierna verloopt het lezen van drielingen in de boodschapper en de interactie met het corresponderende geladen tRNA opeenvolgend.

Ribosomen zijn de bouwstenen van polysomen. In feite kunnen beide manieren om een boodschapper te vertalen naast elkaar bestaan in dezelfde cel. Als alle componenten waaruit de translationele machinerie van de cel bestaat, worden gezuiverd, zouden we vier hoofdfracties vinden:

De eerste zou worden gevormd door de mRNA's die zijn geassocieerd met de eiwitten waarmee de boodschapper-ribonucleoproteïnen worden gevormd. Dat zijn de solo-boodschappers.
De tweede, door de ribosomale subeenheden, die gescheiden zijn, vertalen zich nog steeds niet in een boodschapper
De derde zou die van monosomen zijn. Dat wil zeggen, de "vrije" ribosomen die zijn geassocieerd met enig mRNA.
Ten slotte zou de zwaarste fractie die van de polysomen zijn. Dit is degene die het grootste deel van het vertaalproces uitvoert

Structuur van eukaryote polysomen

In eukaryote cellen worden mRNA's vanuit de kern geëxporteerd als boodschapper-ribonucleoproteïnen. Dat wil zeggen, de boodschapper is gekoppeld aan verschillende eiwitten die de export, mobilisatie en vertaling bepalen.

Onder hen zijn er verschillende die een interactie aangaan met het PABP-eiwit dat aan de polyA 3'-staart van de boodschapper is bevestigd. Anderen, zoals het CBP20 / CBP80-complex, zullen binden aan de 5'-kap van het mRNA.

Afgifte van het CBP20 / CBP80-complex en rekrutering van ribosomale subeenheden op de 5'-kap bepalen de vorming van het ribosoom.

De vertaling begint en nieuwe ribosomen worden op de 5'-kap gemonteerd. Dit gebeurt voor een beperkt aantal keren, afhankelijk van elke boodschapper en het type polysoom in kwestie.

Na deze stap interageren translatie-verlengingsfactoren die zijn geassocieerd met de dop aan het 5'-uiteinde met het PABP-eiwit dat is gebonden aan het 3'-uiteinde van het mRNA. Een cirkel wordt dus gevormd door de vereniging van de niet-vertaalbare gebieden van de boodschapper. Er worden dus zoveel ribosomen gerekruteerd als de lengte van de boodschapper, en andere factoren, toelaten.

Gebonden eindigt in de cirkelvormige structuur van eukaryote polysomen. Fdardel, via Wikimedia Commons

Andere polysomen kunnen een lineaire dubbele rij of spiraalconfiguratie aannemen met vier ribosomen per omwenteling. De ronde vorm is het sterkst geassocieerd met vrije polysomen.

Typen polysomen en hun functies

Polysomen worden gevormd op actieve translationele eenheden (aanvankelijk monosomen) met de opeenvolgende toevoeging van andere ribosomen op hetzelfde mRNA.

Afhankelijk van hun subcellulaire locatie vinden we drie verschillende soorten polysomen, elk met zijn eigen specifieke functies.

Gratis polysomen

Ze worden vrij in het cytoplasma aangetroffen, zonder duidelijke associaties met andere structuren. Deze polysomen vertalen de mRNA's die coderen voor cytosolische eiwitten.

Met endoplasmatisch reticulum (ER) geassocieerde polysomen

Omdat de nucleaire envelop een uitbreiding is van het endoplasmatisch reticulum, kan dit type polysoom ook worden geassocieerd met de buitenste nucleaire envelop.

In deze polysomen worden de mRNA's die coderen voor twee belangrijke groepen eiwitten vertaald. Sommige, die een structureel onderdeel zijn van het endoplasmatisch reticulum of het Golgi-complex. Anderen, die post-translationeel moeten worden gemodificeerd en / of intracellulair moeten worden verplaatst door deze organellen.

Cytoskelet-geassocieerde polysomen

Cytoskelet-geassocieerde polysomen vertalen eiwitten van mRNA's die asymmetrisch geconcentreerd zijn in bepaalde subcellulaire compartimenten.

Dat wil zeggen, bij het verlaten van de kern worden sommige boodschapperribonucleoproteïnen gemobiliseerd naar de plaats waar het product waarvoor ze coderen nodig is. Deze mobilisatie wordt uitgevoerd door het cytoskelet met de deelname van eiwitten die binden aan de polyA-staart van het mRNA.

Met andere woorden, het cytoskelet verdeelt de boodschappers per bestemming. Dat lot wordt aangegeven door de functie van het eiwit en door waar het moet verblijven of handelen.

Regulatie van post-transcriptionele genuitschakeling

Zelfs als een mRNA wordt getranscribeerd, betekent dat niet noodzakelijk dat het moet worden vertaald. Als dit mRNA specifiek wordt afgebroken in het cytoplasma van de cel, wordt gezegd dat de expressie van het gen post-transcriptioneel wordt gereguleerd.

Er zijn veel manieren om dit te bereiken, en een daarvan is door de werking van zogenaamde MIR-genen. Het eindproduct van de transcriptie van een MIR-gen is een microRNA (miRNA).

Deze zijn complementair of gedeeltelijk complementair aan andere boodschappers waarvan ze de vertaling reguleren (post-transcriptionele silencing). Tot zwijgen brengen kan ook een specifieke afbraak van een bepaalde boodschapper inhouden.

Alles wat te maken heeft met vertaling, de compartimentering, regulering en post-transcriptionele genetische uitschakeling wordt gecontroleerd door polysomen.

Om dit te doen, interageren ze met andere moleculaire macrostructuren van de cel die bekend staan als P-lichaampjes en stressgranules. Deze drie lichamen, mRNA's en microRNA's, bepalen dus het proteoom dat op elk moment in een cel aanwezig is.

Referenties

Afonina, ZA, Shirokov, VA (2018) Driedimensionale organisatie van polyribosomen - een moderne benadering. Biochemistry (Moskou), 83: S48-S55.
Akgül, B., Erdoğan, I. (2018) Intracytoplasmatische herlokalisatie van miRISC-complexen. Frontiers in Genetics, doi: 10.3389 / fgene.2018.00403
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. Walters, P. (2014) Molecular Biology of the Cell, 6 ^e editie. Garland Science, Taylor & Francis Group. Abingdon on Thames, Verenigd Koninkrijk.
Chantarachot, T., Bailey-Serres, J. (2018) Polysomen, stressgranules en verwerkingslichamen: een dynamisch triumviraat dat het lot en de functie van cytoplasmatisch mRNA regelt. Plantenfysiologie 176: 254-269.
Emmott, E., Jovanovic, M., Slavov, N. (2018) Ribosoomstoichiometrie: van vorm naar functie. Trends in Biochemical Sciences, doi: 10.1016 / j.tibs.2018.10.009.
Wells, JN, Bergendahl, LT, Marsh, JA (2015) Co-translationele assemblage van eiwitcomplexen. Biohemical Society Transactions, 43: 1221-1226.

POLYSOOM: KENMERKEN, TYPEN EN FUNCTIES - BIOLOGIE - 2024