Thomas Northcut/Digital Vision/Getty Images

Elke levende cel bevat DNA dat uit vier nucleotiden bestaat. De precieze volgorde van deze nucleotiden codeert voor genen die de cel instrueren om de eiwitten en RNA's te produceren die essentieel zijn voor groei en replicatie. Hoewel elk chromosoom één kopie DNA per cel bevat, worden de genen die het bevat vaak getranscribeerd in talloze RNA-moleculen.

Drie kerntypen RNA

Cellen zijn afhankelijk van drie primaire RNA-soorten:messenger-RNA (mRNA), transfer-RNA (tRNA) en ribosomaal RNA (rRNA). mRNA dient als blauwdruk voor eiwitsynthese, terwijl tRNA en rRNA de assemblage van aminozuren in polypeptideketens vergemakkelijken. Ribosomen – complexe machines gemaakt van eiwitten en rRNA – vertalen mRNA in functionele eiwitten. In dit proces brengt tRNA het juiste aminozuur dat past bij het codon op het mRNA, terwijl rRNA de vorming van peptidebindingen katalyseert die aminozuren met elkaar verbinden.

Ribosomen:de werkpaarden van de eiwitproductie

Typische dierlijke cellen bevatten miljarden eiwitten, elk gesynthetiseerd op een ribosoom. Snel delende cellen kunnen wel tien miljoen ribosomen herbergen, wat de grote vraag naar deze moleculaire fabrieken onderstreept.

Structurele samenstelling van ribosomen

Een ribosoom bestaat uit twee subeenheden die rond een mRNA-streng samenkomen om een eiwit te bouwen. De subeenheden zijn samengesteld uit meer dan 50 eiwitten die structurele ondersteuning bieden, georganiseerd rond vier grote rRNA-moleculen die zowel de ribosomale vorm behouden als de peptidebindingsreactie katalyseren. De ribosoomassemblage begint in de kern, waar rRNA wordt getranscribeerd uit DNA, verwerkt tot fragmenten en gecombineerd met eiwitten. De gedeeltelijk geassembleerde ribosomen worden vervolgens naar het cytoplasma geëxporteerd voor definitieve rijping en klaar voor vertaling.

Grote vraag naar rRNA stimuleert genamplificatie

Om aan de behoefte aan wel tien miljoen ribosomen te voldoen, herhalen cellen rRNA-genen in tandem-arrays; ongeveer 100 kopieën van elk rRNA-gen bevinden zich in een typisch dierlijk genoom. Ondanks deze amplificatie moet de cel duizenden rRNA-moleculen transcriberen om de noodzakelijke ribosomen te assembleren, wat de overvloed aan rRNA verklaart in verhouding tot zijn enkelvoudige DNA-sjabloon per cel.