Ribosomen – die ältesten Nanomaschinen der Welt

Prof. Dr. Marina Rodnina
MPI für biophysikalische Chemie, Göttingen

Die Ribosomen sind der Ort der Proteinsynthese im Cytoplasma der Zelle. Dort werden alle Proteine durch Verknüpfung von Aminosäuren in der durch die Gene festgelegten Reihenfolge hergestellt. Pro Sekunde werden dabei 10 bis 20 Aminosäuren aneinandergereiht. Die fertigen Proteine können hunderte, manchmal tausende Aminosäuren lang sein. Ein einziger Falscheinbau kann das Protein funktionslos machen. Um die Fehlerhäufigkeit möglichst niedrig zu halten und gleichzeitig den Prozess nicht zu langsam zu machen, erkennen Ribosomen ihre Substrate, die Aminoacyl-tRNAs, mit hoher Spezifität, die durch einen komplexen, mehrstufigen Selektionsmechanismus zustande kommt. Das aktive Zentrum des Ribosoms, in dem die Peptidverknüpfung stattfindet, besteht aus ribosomaler RNA. Demnach ist das Ribosom ein sehr großes RNA-Enzym oder Ribozym, das offenbar bereits in der präbiotischen Phase der Evolution vor über vier Milliarden Jahren entstanden ist. 

In den letzten Jahren wurden große Fortschritte im Verständnis von Struktur und Funktion des Ribosoms erzielt, wesentlich durch die Kombination von mechanistischen Untersuchungen mit biophysikalischen Methoden und die Aufklärung der räumlichen Struktur mittels Kryo-Elektronenmikroskopie und Röntgenkristallographie.

Im Vortrag werden die Meilensteine der Erforschung der Translation beschrieben, die zu dem in den Schulbüchern dargestellten Wissensstand geführt haben, und neuere Forschungsergebnisse der Abteilung Physikalische Biochemie vorgestellt. Sie betreffen besonders die Qualitätskontrolle bei der Translation, den Mechanismus der Katalyse und die Mechanik dieser faszinierenden Nanomaschine.