Kémiai Nobel-díj a fehérjegyárakért

Szerdán 11.45-kor a svéd Karolinska Intézet illetékes bizottsága kihirdette az idei év kémiai Nobel-díjazottjait. A tudományos világ legnagyobb elismerését Venkatraman Ramakrishnan (MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, United Kingdom), Thomas A. Steitz (Yale University; Howard Hughes Medical Institute) és Ada E. Yonath (Weizmann Institute of Science, Izrael) kapták egyenlő arányban megosztva, a riboszómákkal kapcsolatos alapvető kutatásokért.

A sejt fehérjegyára, a riboszóma két alegységből áll. Szerkezetének és működésének pontos felderítéséért ítélték oda a 2009-es kémiai Nobel-díjat

A díjazottak kutatásai során vált világossá, pontosan hogyan fordítódik le a DNS-ben tárolt genetikai információ a fehérjék nyelvére: ők végezték el az úttörő vizsgálatokat a sejtek fehérjegyárai, az úgynevezett riboszómák részletes szerkezetével és működésével kapcsolatban.

Az élet fehérjegyárai

A fehérjeszintézis az élet egyik alapvető folyamata: a DNS-ben kódolt genetikai információ alapján fehérjék készülnek a sejtekben. A genetikai információt úgynevezett hírvivő RNS-molekulák (mRNS) közvetítik a sejtmagban lévő DNS-től a sejtplazmában lévő apró sejtszervecskékhez, a riboszómákhoz. A riboszómák az elsődleges fehérjegyárak: mint egy futószalagon, úgy "szerelődnek" itt össze a fehérjék az aminosavakból. Itt készülnek az enzimek, a vázfehérjék, az oxigént szállító hemoglobin, az immunrendszer ellenanyagai, egyes hormonok, és még sok ezernyi különböző szerkezetű és működésű fehérje, amelyek felépítik és működtetik az élőlényeket.

A díjazottak kutatásai során derült ki, hogy atomi szinten milyen a riboszóma szerkezete, és hogyan működik. Mindhárman úgynevezett röntgen-krisztallográfiát alkalmaztak, illetve alkalmaznak annak kiderítésére, hogyan helyezkedik el a sok százezernyi atom a riboszómában. A riboszóma szerkezetének és működésének minél pontosabb feltárása alapvető jelentőségű az életfolyamatok megértése szempontjából.

Számos mai antibiotikum a baktériumokban lévő riboszómákat támadja meg, és ezeket blokkolva leállítja a baktériumsejt fehérjeszintézisét, aminek következtében a kórokozó elpusztul. A díjazottak munkájának köszönhetően készültek el és készülnek részben ma is azok a háromdimenziós riboszóma-modellek, amelyek megmutatják, hogyan kötődnek az egyes gyógyszermolekulák a riboszómához. Ezeket használják arra, hogy új hatóanyagokat fejlesszenek ki.

Bakteriális riboszóma röntgendiffrakciós eljárással készült képe (számítógéppel átalakítva). Az rRNS-molekulát (riboszomális RNS) narancsszínnel, a kis alegység fehérjéit kékkel, a nagy alegység fehérjéit zölddel jelölték. A kis alegységhez egy antibiotikum-molekula kötődik (piros). A kutatók azért tanulmányozzák ezeket a szerkezeteket, hogy új, hatékonyabb antibiotikumokat fejleszthessenek ki

Riboszómák és fehérjeszintézis

A sejtek fehérjegyárai, a riboszómák két alegységből állnak: egy nagyobb (50S) és egy kisebb (30S) alkotórészből. Együttes átmérőjük mintegy 200 Angström (1 Angström = 10^-10 méter). Aktív állapotban, vagyis a fehérjeszintézis folyamatakor a két alegységet kémiai kötések sorozata kapcsolja össze.

A fehérjeszintéziskor a két alegység közötti árokszerű térrészbe van befűződve a DNS-ről másolódó hírvivő RNS-molekula (mRNS), amely a DNS-ben tárolt genetikai információ átírásával jön létre. Ezen információk alapján készülnek a fehérjék, vagyis a fehérjéket a DNS kódolja (pontosabban annak génjei), de az mRNS közbeiktatásával.

A fehérjeszintézis folyamata során az mRNS bázishármasaihoz (kodonok) a riboszómákon kapcsolódnak hozzá a szállító RNS (tRNS) molekulák bázishármasai (antikodonok). A tRNS molekulák a fehérjelánc alkotórészeit, az aminosavakat szállítják a riboszómákhoz. Adott kodonhoz adott antikodon tartozik: ez biztosítja, hogy a genetikai információ megfelelő módon fejeződik ki a fehérjeláncban. Amikor a kodon és az antikodon összekapcsolódik, a tRNS "lerakja" aminosav-szállítmányát, a riboszóma pedig egy olyan reakciót katalizál, amelynek révén az aminosav az épülő fehérjelánchoz kapcsolódik.

A riboszómák fehérjemolekulákból és riboszomális RNS-ből (rRNS) állnak. A riboszómák szerkezetének és működésének pontosabb felderítése és megértése alapvető fontosságú a biológiai kutatásokban, mivel az egyik alapvető sejtfolyamatot, a fehérjeszintézist végzik.

Az ábra letöltése nagyobb méretben

A díjazottak

Venkatraman Ramakrishnan 1952-ben, az indiai Chidambaramban született, amerikai állampolgár. 1976-ban doktorált fizikából az Ohio Egyetemen. Jelenleg a nagy-britanniai Cambridge-ben működő MRC Laboratory of Molecular Biology Structural Studies részlegének vezető munkatársa.

Thomas A. Steitz amerikai állampolgár, 1940-ben született az amerikai Milwaukee-ban. 1966-ban doktorált molekuláris biológiából és biokémiából a Harvardon. A molekuláris biofizika és biokémia Sterling professzora, a Howard Hughes Medical Institute tudományos munkatársa a Yale Egyetemen.
 
Ada E. Yonath 1939-ben született Jeruzsálemben, izraeli állampolgár. 1968-ban doktorált röntgen-krisztallográfiából az izraeli Weizmann Intézetben, jelenleg az intézetben a Helen & Milton A. Kimmelman Központ biomolekuláris kémiai részlegének igazgatója.