Ribozomii – descoperirea romanului George Emil Palade

Ribozomii, supranumiti “corpusculii lui Palade” sau “inima biosintezei proteice” (procesul complex prin care fiecare celula isi sintetizeaza proteinele, fara de care viata nu ar fi posibila), se afla  in centrul atentiei lumii stiintifice de mai bine de 50 de ani. Ribozomii sunt particule minuscule (de aproximativ 200 de ori mai mici decat nucleul celulei), alcatuite din proteine si din ARN (acid ribonucleic – in procent de pana la 37 – 62%). Exista doua categorii de astfel de organite (ribozomi) – cele care sunt libere in citoplasma celulara si cele incorporate in reticulul endoplasmatic rugos (un fel de retea de transport a celulei).

Ribozomii exista in toate celulele eucariote (plante si animale). In toate cazurile, informatia genetica, cea care cuprinde toate datele necesare pentru dezvoltarea si functionarea unui organism, se afla in ADN (acidul dezoxiribonucleic). Aceasta informatie trebuie transpusa la nivelul proteinelor, elemente vitale ale celulelor. Pentru sintetizarea proteinelor, nu se utilizeaza direct matricea de ADN, ci o molecula intermediara – ARN-ul mesager (o copie tranzitorie a unei parti de ADN, care contine “instructiunile” de producere a proteinelor). Ribozomii sunt cei care decodeaza informatia din ARN-ul mesager.

Descoperirea ribozomilor

In 1974, George Emil Palade, savantul roman stabilit, din 1946, in Statele Unite ale Americii, Albert Claude, profesorul sau, si Christian Duve au impartit Premiul Nobel pentru fiziologie si medicina, ca recunoastere a meritelor si a studiilor din domeniul biologiei celulare, in mod deosebit pentru descoperirea ribozomilor. Inceputurile cercetarilor ii apartin lui Albert Claude si se bazau, in anii 1930-1940, pe analizele facute cu ajutorul microscopului optic, metoda clasica folosita de biologi, dar care nu puteau elucida aspectele de detaliu, extrem de fine, referitoare la structura celulei si la functiile diverselor componente ale acesteia.

Tehnologiile moderne, printre care centrifugarea de mare viteza aplicata citoplasmei, prin care substante necunoscute incep sa isi dezvaluie identitatea, fragmentele subcelulare obtinute prin frecarea celulelor in mojar, procedeu urmat de multiple cicluri de sedimentare, spalare si resuspendare, folosirea microscopului electronicetc. au condus la investigarea in profunzime a structurilor citoplasmei, in special a mitocondriilor si ribozomilor.

In anul 1955, George Emil Palade si Philip Siekevitz demonstreaza ca structurile care, la vremea respectiva, purtau denumirea de “microzomi”, erau fragmente de reticul endoplasmatic, pe suprafata carora erau granule foarte dense. Pentru a descoperi mai multe despre aceste organite, Palade si Siekevitz incep o analiza integrata, morfologica si biochimica, a procesului secretor din celulele pancreatice si hepatice ale cobailor, descoperind ca aceste complexe de ARN sunt esentiale in producerea de proteine, atat de necesare supravietuirii celulei. Palade a avut privilegiul de a lucra (dupa ce a asistat la o conferinta a lui Albert Claude despre microscopul electronic) in laboratoarele de patologie ale Institutului Rockefeller, din New York – douazeci si sapte de ani de cautari in domeniul ultra-structurii si al dinamicii subcelulare.

Functia ribozomilor

Fara contributia ribozomilor, mesajul genetic nu ar puea fi “citit” si deci proteinele nu ar putea fi sintetizate. Subunitatile acestei structuri sunt alcatuite dintr-un tip de ARN foarte abundent (ARN ribozomal) prin intermediul caruia sunt continute pana la 82 de proteine specifice, asamblate intr-o secventa unica. Organitele contin o serie de tunele si platforme, sediul actiunii proteice. Proteinele care sunt produse pentru a fi exportate catre exteriorul celulei sunt sintetizate de catre ribozomii atasati reticulului endoplasmatic rugos, in timp ce proteinele care vor fi folosite de catre celula sunt fabricate la nivelul citoplasmei, de catre organitele libere.

Cateva dintre organitele libere se pot atasa la o singura molecula de ARN mesager, dand nastere unui poliribozom sau polizom. Sinteza proteica are loc la nivelul polizomilor, in cadrul carora organitele de tip 80 S (Svedberg – o unitate de masura) se asociaza cu un anumit tip de ARN mesager, pentru codarea proteinelor, iar marimea acestui ARN mesager si cea a proteinei care urmeaza sa fie sintetizata determina si numarul deribozomi asociati in polizom. Printre factorii care sunt implicati in formarea complexului de initiere a biosintezei proteice se numara GTP-ul (guanozin trifosfat), un codon de initiere la nivelul ARN-ului mesager, organite de tip 80S si trei factori proteici.

Biochimistii interesati de studierea biosintezei proteice au luat drept axioma, pentru o foarte lunga perioada de timp, faptul ca actiunea acestor organite nu poate fi pe deplin cunoscuta fata de intelegerea structurii tridimensionale a acesteia. Din acest motiv, o mare parte din cercetarea stiintifica realizata incepand cu anii 1960 a fost in stransa legatura cu descoperirea, pana la nivel de atom, a structurii  ribozomilor.

Pe masura trecerii anilor, studierea aspectelor structurale ale sintezei proteice va prezenta un interes special, datorita rolului crucial pe care il au ribozomii in reglarea translatiei ARN-ului mesager. Mai mult, descoperirea ribozomilor a lasat si in prezent nenumarate drumuri deschise pentru ingineria genetica si pentru industria farmaceutica, mizandu-se pe punerea la punct a unor tratamente anti-cancer. In 2009, americanii Venkatraman Ramakrishnan şi Thomas Steitz, precum si cercetatoarea israeliana Ada Yonath au primit, de asemenea, Premiul Nobel pentru chimie, datorita studiilor despre ribozomi, realizate pe modele 3D, care vor avea un impact major, in viitorul apropiat, in producerea antibioticelor.