Polisom - Polysome
Un polyribosome (sau polizom sau ergosome ) este un grup de ribozomilor legat la o moleculă de ARNm cum ar fi „perle“ pe un „fir“. Acesta constă dintr-un complex al unei molecule de ARNm și doi sau mai mulți ribozomi care acționează pentru a traduce instrucțiunile ARNm în polipeptide . Concepute inițial „ergosomi” în 1963, acestea au fost caracterizate în continuare de Jonathan Warner, Paul M. Knopf și Alex Rich .
Polizomii se formează în timpul fazei de alungire când ribozomii și factorii de alungire sintetizează polipeptida codificată. Ribozomi multipli se deplasează de-a lungul regiunii de codificare a ARNm, creând un polizom. Capacitatea mai multor ribozomi de a funcționa pe o moleculă de mARN explică abundența limitată de mARN în celulă. Structura polibrozomului diferă între polizomii procarioti, polizomii eucariotici și polizomii legați de membrană. Activitatea polisomică poate fi utilizată pentru a măsura nivelul de exprimare a genelor printr-o tehnică numită profilare polisomală.
Structura
Tehnologiile de microscopie electronică, cum ar fi colorarea, umbrirea metalelor și secțiunile celulare ultra-subțiri, au fost metodele originale pentru a determina structura polisomului. Dezvoltarea tehnicilor de microscopie crio-electronică a permis o rezoluție crescută a imaginii, ducând la o metodă mai precisă de determinare a structurii. Diferite configurații structurale ale poliribozomilor ar putea reflecta o varietate în traducerea ARNm. O investigație a raportului dintre forma poliribozomală a clarificat faptul că s-au găsit un număr mare de polizomi circulari și în zigzag după mai multe runde de traducere. O perioadă mai lungă de traducere a cauzat formarea polisomilor elicoidali tridimensionali dens. Diferite celule produc structuri diferite de polizomi.
Procariotă
S-a descoperit că polizomii bacterieni formează structuri cu două rânduri. În această conformație, ribozomii se contactează între ei prin intermediul subunităților mai mici. Aceste structuri cu două rânduri au în general un traseu elicoidal „sinusoidal” (zigzag) sau 3-D. În calea „sinusoidală”, există două tipuri de contact între subunitățile mici - „de sus în sus” sau „de sus în jos”. În calea elicoidală 3-D, se observă doar contactul „de sus în sus”.
Polizomii sunt prezenți în arhee, dar nu se știe prea multe despre structură.
Eucariotă
În celule
studiile in situ (în celule) au arătat că polizomii eucariote prezintă configurații liniare. Au fost găsite spirale tridimensionale 3-D ambalate și polisomi cu două rânduri plane, cu ambalare variabilă, incluzând contacte „de sus până sus” similare cu polizomii procarioti. Polirribozomii 3-D eucariotici sunt similari cu poliribozomii 3-D procarioti prin faptul că sunt „helici stângaci dens împachetați cu patru ribozomi pe rând”. Acest ambalaj dens poate determina funcția lor ca regulatori ai translației, polirribozomii 3-D fiind găsiți în celulele sarcomului folosind microscopia fluorescentă.
Fără celule
Microscopia cu forță atomică utilizată în studiile in vitro a arătat că polizomii eucariotici circulari pot fi formați de ARNm poliadenilat liber în prezența factorului de inițiere eIF4E legat de capacul 5 'și PABP legat de coada 3'-poli (A). Cu toate acestea, această interacțiune între cap și poli (A) -coada mediată de un complex proteic nu este un mod unic de circularizare a ARNm polisomal. S-a constatat că poliribozomii circulari topologic pot fi formați cu succes în sistemul de translație cu ARNm fără capac și fără coadă poli (A), precum și cu un ARNm cu capac fără coadă 3’-poli (A).
Legat de membrană
Poliribozomii legați de membrane sunt restricționați de un spațiu bidimensional dat de suprafața membranei. Restricția contactelor inter-ribozomale determină o configurație de formă rotundă care aranjează ribozomii de-a lungul ARNm, astfel încât locurile de intrare și ieșire formează o cale netedă. Fiecare ribozom este rotit în raport cu precedentul, asemănător unei spirale plane.
Profilare
Profilarea polisomală este o tehnică care utilizează cicloheximida pentru a opri traducerea și un gradient de zaharoză pentru a separa extractul celular rezultat prin centrifugare. ARNm-urile asociate cu ribozomii migrează mai repede decât ARNm-urile libere și ARNm-urile asociate cu polizomii migrează mai repede decât ARNm-urile asociate cu ribozomii. Mai multe vârfuri corespunzătoare ARNm sunt dezvăluite prin măsurarea proteinei totale de-a lungul gradientului. ARNm corespunzător este asociat cu un număr tot mai mare de ribozomi ca polizomi. Prezența ARNm de-a lungul gradientului relevă traducerea ARNm. Profilarea polisomală se aplică în mod optim pe celule și țesuturi cultivate pentru a urmări starea de translație a unui ARNm identificat, precum și pentru a măsura densitatea ribozomului. Această tehnică a fost utilizată pentru a compara starea de translație a ARNm în diferite tipuri de celule.
De exemplu, profilarea polisomală a fost utilizată într-un studiu pentru a investiga efectul virusului stomatitei veziculare (VSV) în celulele mamiferelor. Datele din profilarea polisomală au arătat că mARN-urile gazdă sunt depășite de mARN-urile virale pentru polizomi, prin urmare scăderea traducerii mARN-urilor gazdă și creșterea traducerii ARNm-ului viral.