הריבוזום (Ribosome) הינו מאין מפעל תאי האחראי ליצור חלבונים. הריבוזום בנוי הן מחלבונים והן מ-RNA ריבוזומלי (rRNA).
הריבוזום. החלקים העשויים מחלבונים צבועים בסגול והחלקים העשויים מרנ"א צבועים בחום וצהוב | תרשים: RCSB Protein Data Bank
המידע לגבי החלבון אותו יש לבנות מגיע מה DNA ע"י שליח. השליח נקרא messenger RNA, או RNA שליח, והוא בנוי מחומצה ריבונוקלאית ובה העתק מעט שונה של מקטע ה-DNA המכיל את ההוראות ליצירת החלבון. בתהליך המכונה תרגום, הריבוזום הופך את הקוד הגנטי המשועתק לחומצות אמינו, שהן אבני היסוד המרכיבות את כל החלבונים. חומצות האמינו הנקשרות ביניהן ויוצרות לבסוף את החלבון המוגמר.
מקור שמו של הריבוזום הוא הלחם (חיבור) של המילים "ריבו" מהחומצה הריבונוקלאית ו "זום" מהמילה soma שפירושה ביוונית גוף.
כדי לבנות חלבון הריבוזום צריך כמובן להיקשר למולקולת ה-RNA שליח. בריבוזום יש מעין מגרעת שבתוכו מולקולת ה-RNA מושחלת, והריבוזום מתחילה לנוע לאורכה של המולקולה.
בכל שלב הריבוזום "קורא" רצף של 3 בסיסים - נוקלאוטידים - של RNA, ואלו המהווים קוד לחומצת אמינו אחרת.
במקביל, מתקרבת לריבוזום מולקולת RNA-מוביל (t-RNA) הנושאת את חומצת האמינו הרצויות ונקשרת למקום המתאים על גבי ה RNA-שליח, וחוזר חלילה.
כל שלב כזה מוסיף את חומצת האמינו הבאה בתור על פי הקידוד של ה RNA-שליח עד להשלמת החלבון. התהליך מאוד מהיר וכל שנייה נקשרות כ-20 חומצות אמינו.
תהליך יצירת החלבון בריבוזום (ויקיפדיה).
אך למעשה, תהליך התרגום לא מתקיים רק בין קיבוזום אחד ל-RNA שליח אחד.. למולקולת RNA-שליח יכולים להיקשר מספר רב של ריבוזומים במרחק מה זה מזה לאורך המולקולה בו זמנית. ברגע שהריבוזום הראשון מתחיל לנוע לאורך המולקולה וקרא כבר בערך 30 חומצות אמינו (שהם ~100 בסיסי RNA שליח) מתיישב על תחילת הגדיל ריבוזום חדש וחוזר חלילה. בצורה כזו בסוף התהליך נקבל מספר רב של עותקים לחלבון (כמספר הריבוזומים שנקשרו) בזמן קצר יחסית.
גודלו של הריבוזום הינו קטן מאוד, כ-20 ננומטר (20 מיליוניות המטר), אך למרות גודלו הזעיר מבנהו מסובך מאוד, ובמשך שנים רבות לא היה ניתן לפענח אותו במלואו. בהתחלה הצליחו לזהות כי הריבוזום מורכב מ 2 תת יחידות: תת יחידה קטנה הקוריה 30s ותת יחידה גדולה הקרויה 50s.
ה "s" הוא קיצור של המילה "סוודברג" (svedberg) - יחידה המציינת את קצב השקיעה של החלבון במכשיר בשם צנטריפוגה, המסתובב במהירות ומפריד בין מולקולות.
סוודברג אחד שווה 10 בחזקת מינוס 13 שניות, אך חשוב להבין שקצב השקיעה אינו ליניארי- חלקיקים גדולים נוטים לשקוע מהר יותר יחסית מחלקיקים קטנים. זאת הסיבה מדוע הריבוזום כולו מקבל את הערך 70s - הרי שהחיבור בין שתי היחידות הופכות את הריבוזום לחלבון גדול יותר, השוקע מהר יותר. לולא גודל החלבון היה משפיע על קצב השקיעה, היינו מצפים שחיבור בין יחידה 30s ו-50s היה =80s.
תת היחידה 50s (ימין) ו 30s (שמאל) בתצפית תלת מימדית | ויקיפדיה, David S. Goodsell
מחקרים הראו שגם ללא החלבונים המבניים (כלומר רק עם rRNA) הריבוזום מסוגל לבצע את תפקידו, אך במצב זה הוא איטי מאוד ולא יעיל.
סיפור גילויו ומציאת מבנהו של הריבוזום רצוף בפרסי נובל.
הריבוזום התגלה בשנות ה-50 של המאה ה-20 ע"י רופא ממוצא רומני בשם גאורג פאלאדה (George Palade). באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני (כלי די חדש בתקופה זו) הוא זיהה בתא אזורים מגורגרים שהתגלו בהמשך כריבוזומים. בשנת 1974 הוא זכה על כך בפרס הנובל לרפואה.
מסוף שנות ה 60 ועד תחילת המאה ה 21 נעשו ניסיונות רבים למצוא את המבנה המדויק של הריבוזום.
זהו נושא חשוב מאוד מחד (עצירת יצירת חלבונים בתא יכולה לעזור במלחמה במחלות כאיידס ולוקמייה) אך קשה ואף הוגדר ע"י חלק מהחוקרים כבלתי אפשרי מאידך.
בין החוקרים המובילים בתחום הייתה פרופסור עדה יונת מהמחלקה לביולוגיה מבנית בפקולטה לכימיה של מכון וויצמן למדע. פרופסור יונת עסקה במחקר קריסטלוגרפי של הריבוזום במטרה לפצח את מבנהו.
קריסטלוגרפיה (crystallography) היא ענף במדע המנסה לגלות ולקבוע כיצד מוצקים גבישיים בנויים ברמה האטומית (סידור האטומים במרחב). על שיטת הקריסטלוגרפיה ניתן לקרוא בתשובה לשאלה הבאה: לחץ כאן
הבעיה היא שמבנים ביולוגים רבים המעניינים אותנו, כמו חלבונים באופן כללי והריבוזום באופן פרטני, אינם גבישים בצורתם הטבעית. לכן על מנת לחקור את הריבוזום יש להעביר אותו תהליכים שונים על מנת שיתגבש.
כאן מתעוררת בעיה נוספת, קרינת קרני ה X בה עושים שימוש בקריסטלוגרפיה פירקה את הגביש של הריבוזום באופן מהיר מאוד על בעיה זו התגברה עדה יונת במספר דרכים: טבילה של הדוגמאות בחומר צמיגי דמוי שמן שהחליף את המים והגן על הריבוזומים מנזק בזמן ההקפאה והקפאתם בהקפאה עמוקה (185 מעלות מתחת לאפס) ובנוסף שימוש בריבוזומים מחיידקים שונים החיים בתנאים קיצוניים מכיוון שההנחה היא (הנחה שהתגלתה כנכונה) שריבוזומים של יצורים כאלו יהיו הרבה יותר עמידים.
בשנת 1995 כבר הציגה פרופסור יונת ממצאים בכנס קריסטלוגרפי ובשנים 1999 ו2000 התפרסמו מספר מאמרים פרי עטה שסיפקו את פרטי מבנה הריבוזום ותת יחידותיו ברזולוציה גבוה המיוחד.
פרופסור עדה יונת ממכון וויצמן, פרופסור ווונקטרמן רמאקרישנן (Venkatraman Ramakrishnan) מאוניברסיטת קיימברידג'’ בבריטניה ופרופסור תומס שטייץ (Thomas A. Steitz) מאוניברסיטת ייל בארצות הברית זכו בפרס נובל לכימיה שנת 2009 בזכות תרומתם החשובה להבנת הדרך בה חלבונים בונים את התא.
