הריבוזום (Ribosome) הינו אברון תוך תאי האחראי ליצור החלבונים מוחמצות אמינו והוא מהווה למעשה את בית החרושת של התא. מרכיביו העיקריים של הריבוזום הם חלבוני מבנה ו RNA ריבוזומלי (rRNA).
מבנה הריבוזום (ויקיפדיה)
המידע לגבי החלבון אותו יש לבנות מגיע מה DNA ע"י שליח הבנוי מחומצה ריבונוקלאית הקרוי, באופן מפתיע, RNA-שליח (messenger-RMA, mRNA) והריבוזום בתהליך של תרגום הופך את הקידוד הגנטי לחומצות אמינו 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 נקשר למולקולת 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 המהווים קוד לחומצת אמינו אחרת.
במקביל מתקרבת לריבוזום מולקולת RNA-מוביל (t-RNA) הנושאת את חומצת האמינו שאת הקידוד שלה קרא הריבוזום 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 נקשרים כ 20 חומצות אמינו.
תהליך יצירת החלבון בריבוזום (ויקיפדיה).
העובדה המדהימה כי למולקולת RNA-שליח יכולים להיקשר מספר רב של ריבוזומים במרחק מה זה מזה לאורך המולקולה. ברגע שהריבוזום הראשון מתחיל לנוע לאורך המולקולה וקרא כבר בערך 30 חומצות אמינו (~100 בסיסים) 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 גודל קטן זה עדיין מכיל מאות אלפי אטומים ולכן המבנה של הריבוזום מאוד מסובך ובמשך שנים רבות לא היה ניתן לפענח אותו במלואו.
בשלב די מוקדם הצליחו לגלות 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) שהיא יחידה המציינת את קצב השקיעה בצנטריפוגה.
סוודברג אחד שווה 10 בחזקת מינוס 13 של השנייה, 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 ולא 80s.
תת היחידה 50s (ימין) ו 30s (שמאל) בתצפית תלת מימדית (ויקיפדיה).
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). ע"י 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.
מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
