For studies of the structure and function of the ribosome

The Nobel Prize in
Chemistry 2009
«For studies of the structure and
function of the ribosome"
Выполнила:
Студентка 5-го курса
Кафедры биофизики
Института Фундаментальной
Биологии и Биотехнологии
Архипова Алёна
О премии

Премию разделят между собой трое ученых - Векатраман Рамакришнан (Venkatraman
Ramakrishnan) из Лаборатории молекулярной биологии в британском Кембридже, Томас
Стайц (Thomas Steitz) из Йельского университета (США) и Ада Йонат (Ada Yonath) из
Института Вейцмана (Израиль).

"Нобелевская премия по химии 2009 года присуждена за исследования, которые являются
важными для основных процессов жизнедеятельности. Рибосома считывает информацию,
записанную в ДНК. Рибосома производит белки, которые, в свою очередь, контролируют
химические процессы во всех живых организмах. Так как рибосома имеет решающее
значение для жизни, они также являются мишенью для новых антибиотиков", - говорится
сообщении для прессы, распространенном Королевской академией.

Сумма Нобелевской премии 2009 года составляет 10 миллионов шведских крон (около 1
миллиона евро).

В мотивации Нобелевского комитета говорится, в частности, что Нобелевская премия
этого года отмечает исследования, касающиеся одного из основных процессов жизни:
рибосома считывает информацию с ДНК.

"Рибосомы производят протеины, которые, в свою очередь, контролируют химические
процессы во всех живых организмах. Так как рибосомы имеют решающее значение для
жизни, такое же решающее значение они имеют и в работе над новыми антибиотиками", говорится в сообщении для прессы Королевской шведской академии наук.

Председатель Нобелевского комитета по химии Гуннар фон Хеийне, комментируя
журналистам присуждение премии, в частности, сказал, что все трое лауреатов друг с
другом не сотрудничали, однако, они пришли к одним и тем же результатам.
“For studies of the structure and function of the ribosome”
Расшифровка рибосомы

Если ДНК можно назвать генеральным
планом, по которому строится и
функционирует организм, то рибосома – это
тот самый рабочий, который претворяет
генеральный план в жизнь, изготовляя по
лекалам ДНК соответствующие белки.
Однако как все это происходит на
молекулярном уровне, было совершенно
непонятно.

Лишь в начале этого века ответ нашла Ада
Йонат. Она решила сделать то, что до нее
считалось невозможным – картировать
рибосому, то есть определить положение
каждого из ее атомов, с помощью методов
рентгеновской кристаллографии. Для этого
из рибосом следовало сотворить кристалл,
чего у Йонат долго не получалось. Ей
понадобилась четверть века, чтобы
получить кристалл нужного качества. Ее
сообщение об успехе было подобно взрыву.
Наконец-то поверив в эффективность
рентгеновской кристаллографии, в гонку за
картами рибосомы кинулись плеяды
исследователей. Самыми яркими
последователями Ады Йонат стали
Рамакришнан и Стейтс.
(с сайта www. weizmann.ac.il/sb/faculty_pages/Yonath/home.html)
“For studies of the structure and function of the ribosome”
Venkatraman
Ramakrishnan
United Kingdom
MRC Laboratory of
Molecular Biology
Cambridge, United
Kingdom
Thomas A. Steitz
USA
Yale University
New Haven, CT,
USA; Howard
Hughes Medical
Institute
Ada E. Yonath
Israel
Weizmann Institute of
Science
Rehovot, Israel
Фото с сайтов www.jewishjournal.com, www.cef-mc.de и
opa.yale.edu
“For studies of the structure and function of the ribosome”
Остался без награды


Гарри Ноллер (на фото) руководил группой,
подготовившей первую модель структуры целой
рибосомы, и много сделал для понимания устройства
рибосом и механизма синтеза белка.
Фото с сайта www.soe.ucsc.edu
В четвертую группу входил и заслуженный
российский исследователь Марат Юсупов, он
работал в лаборатории американца Гарри
Ноллера из центра молекулярной биологии
(The Center for Molecular Biology of RNA).
Модель структуры целой рибосомы (то есть
комплекса большой и малой субъединиц и
молекул транспортной РНК, или тРНК,
доставляющих аминокислоты к рибосоме) с
менее детальным разрешением (7,8 Å), была
впервые получена в 1999 году в лаборатории
Гарри Ноллера (Harry F. Noller) из
Калифорнийского университета в Санта-Крус
при участии Марата и Гульнары Юсуповых, в
то время уже работавших у Ноллера. За
публикацией 1999 года последовала еще
одна, в 2001 году, в которой структура целой
рибосомы была описана с разрешением 5,5
Å, то есть близким к атомарному. В
дальнейшем нескольким лабораториям, в том
числе и лаборатории Ноллера, удалось
получить модели структуры целой рибосомы
и с атомарным разрешением. Первую такую
модель (с разрешением 3,5 Å) представила
группа, которой руководил Джейми Кейт
(Jamie H.D. Cate) из Калифорнийского
университета в Беркли.
“For studies of the structure and function of the ribosome”
“Фабрика белка"

Рибосомы представляют собой
белковые фабрики,
работающие во всех живых
клетках. Рибосомы прокариот
меньше по размеру, чем
рибосомы эукариотических
клеток, но и те, и другие
состоят из двух субъединиц,
большой и малой, каждая из
которых построена из
нескольких молекул РНК (это
так называемая
рибосомальная РНК, или
рРНК) и нескольких десятков
различных белков.
(с сайта www. weizmann.ac.il/sb/faculty_pages/Yonath/home.html)
“For studies of the structure and function of the ribosome"
Рентгеноструктурный анализ


Методы рентгеноструктурного
анализа позволяют судить о строении
биологических макромолекул и их
комплексов (в частности, эти методы
помогли установить в 1953 году
структуру ДНК). В основе
рентгеноструктурного анализа лежит
получение кристаллов макромолекул
и просвечивание их рентгеновскими
лучами. По характеру дифракции
рентгеновских лучей, проходящих
через эти кристаллы, можно судить о
строении образующих кристаллы
молекул.
Просвечивая кристаллы белков
(рибосома состоит из молекул белка и
рибонуклеиновой кислоты)
рентгеновскими лучами и проводя
биохимические реакции, ученые
смогли составить полноценную
модель одного из самых маленьких и
при этом одного из самых сложных
механизмов в природе.
Рибосомная субъединица 50S - так биохимики называют одну из основных
деталей тех наномашин, при помощи которых клетка синтезирует белок.
Трехмерная модель, иллюстрация с сайта Ады Йонас.
“For studies of the structure and function of the ribosome”

Упрощенная схема работы рибосом (слева) и ее блокирования антибиотиком
(справа). На матрице ДНК (DNA) синтезируется информационная РНК (RNA),
к которой впоследствии присоединяются две субъединицы рибосомы
(ribosome) и начинается синтез белка (protein). Каждую аминокислоту
(amino acid), входящую в состав белковой цепочки, к рибосоме доставляет
транспортная РНК (схематически изображенная в виде вилочки). Некоторые
антибиотики способны связываться с рибосомами бактерий, останавливая
синтез белка и приводя к гибели бактериальных клеток. Иллюстрация к
опубликованной в New York Times статье, посвященной Нобелевской премии
по химии 2009 года (с сайта www.nytimes.com)
“For studies of the structure and function of the ribosome"
Практическое применение
 практические приложения — в частности,
разрабатываются и совершенствуются
антибиотики, убивающие болезнетворных бактерий
за счет выключения их рибосом.
 Задача эта весьма актуальна, поскольку
болезнетворные бактерии непрерывно
эволюционируют, вырабатывая устойчивость к
используемым в медицинской практике средствам,
и фармацевтике нельзя отставать от бактерий в
этой непрерывной «гонке вооружений».
“For studies of the structure and function of the ribosome”
Основные источники:



1) Richard Van Noorden. Ribosome clinches the chemistry
Nobel // Nature News. Published online 7 October 2009.
2) Robert F. Service. 2009 Chemistry Nobel honors work on
ribosomes // ScienceNOW Daily News. Published online 7
October 2009.
3) The Nobel Prize in Chemistry 2009 (сообщение на сайте
Нобелевского комитета).
Cм. также:
 1) Elizabeth Pennisi. The race to the ribosome structure //
Science. 24 September 1999. V. 285. P. 2048–2051.
 2) Нобелевская премия по химии — 2008, «Элементы»,
11.10.2008.
“For studies of the structure and function of the ribosome”