Η µελέτη της ρύθµισης της πρωτεινοσύνθεσης στο επίπεδο του Ριβοσώµατος εντοπίζεται σε τρία επίπεδα ΣτονΣτον ρόλο των διαφόρων οµάδων των ριβοσωµικών πρωτεινών. Κατά πόσο δηλαδή υπάρχει ετερογένεια στις πρωτείνες στα διάφορα ριβοσώµατα που αποµονώνονται από τους διάφορους οργανισµούς Κκατα πόσο συγκεκριµένες οµοιοπολικές τροποποιήσεις σε συγκεκριµένες πρωτείνες παίζουν ρυθµιστικό ρόλο Στους Στους µηχανισµούς µεσω των οποίων επιτυγχάνεται η ρύθµιση της σύνθεσης των διαφόρων ριβοσωµικών πρωτεινών Στιον ρόλο τον οποίο µπορεί να εχουν οι δοµές των διαφόρων RNA
Ξεκινώντας από τη βασική σκέψη ότι οι επιπλέον πρωτεΐνες που υπάρχουν στο ευκαρυωτικό ριβόσωµα είναι πιθανόν να έχουν λειτουργικό ρόλο µια και ήταν απίθανο να θεωρηθούν ως λάθος της εξέλιξης. Οι ερευνητές εστιάσθηκαν στη διερεύνηση ετερογένειας µε ηλεκτροφόρηση δύο διαστάσεων σε στάδια ανάπτυξης στάδια διαφοροποίησης ή ακόµη και ιστών
Χαρακτηριστικά της Πρωτεϊνης S6 H H S6 είναι ιδιαίτερα σηµαντική πρωτεΐνη στην 40S υποµονάδα µια και βρίσκεται στην περιοχή δέσµευσης του mrna Η Η πρωτεΐνη φωσφορυλιώνεται σε περισσότερα από πέντε παράγωγα σερίνης τα οποία µάλιστα συσσωρεύονται στην καρβοξυτελική περιοχή Τα Τα µιτογόνα επάγουν την φωσφορυλίωση πράγµα που υποδηλώνει ότι το τ γεγονός της φωσφορυλίωσης αυτό καθ αυτό παίζει πολύ σηµαντικό ρόλο στον έλεγχο της κυτταρικής διαφοροποίησης Αυξηµένη φωσφορυλίωση στην S6 σχετίζεται µε ενεργοποίηση στην πρωτεινοσύνθεση που εντοπίζεται κύρια στο επίπεδο της έναρξης Αν και έχει υποστηριχθεί ότι η 40S υποµονάδες οι οποίες έχουν φωσφορυλιωµένη την S6 είναι µέχρι και τέσσερις φορές πιο ενεργείς στην σύνθεση της γλοβίνης κάτι τέτοιο δεν έχει παρατηρηθεί σε κλασµατωµενο In vitro συστήµατα
Φωσφορυλίωση της S6 εχει διαπιστωθεί στα ριβοσώµατα που αποµονώνονται Από δικτυοκύτταρα κουνελιού Από κύτταρα ασκίτου ποντικού Απο µια νησίδα καρκινικών κυττάρων από ποντικούς τύπου Hamster Από κύτταρα µυελώµατος ποντικού Από λεµφοκύτταρα θύµου αδένα Από το πρωτόζωο Tetrahymena Από ζύµη Από Φυτά
Χαρακτηριστικά της Φωσφορυλίωσης της S6 Φωσφορυλιώνεται από µια υψηλής ειδικότητος κινάση ειδική για την S6 η οποία εντοπίζεται σε µια ποικιλία κυτταρικών τύπων η οποία όµως προς το παρόν όµως δεν έχει πλήρως προσδιορισθεί Η κινάση ενεργοποιείται µε φωσφορυλίωση στην Σερίνη ή την θρεονίνη και αποφωσφορυλιώνεται µε µια φωσφατάση τύπου 2Α Η Η φωσφορυλιωµένη S6 αποφωσφορυλιώνεται από µια πρωτεϊνική φωσφατάση τύπου Ι η οποία ρυθµίζεται από την Ινσουλίνη και τον αντίστοιχο παράγοντα ανάπτυξης Το Το γεγονός ότι η φωσφορυλίωση της S6 διεγείρεται µε φορβολικούς εστέρες υποδηλώνει πιθανά ότι η πρωτεϊνική κινάση C είναι ένας από τους δρόµους που ρυθµίζουν την ενεργότητα της S6 Από Από την Κλωνοποίηση του cdna που κωδικοποιεί για την κιναση S6 στο Xenopus προκύπτουν δεδοµένα για την παρουσία δύο δραστηριοτήτων κινασών µία πού είναι οµόλογη µε την πρωτεϊνική κινάση C και µια πού είναι οµόλογη µε την φωσφορυλάση b
Από την πρώτη ουσιαστική διερευνηση των ριβοσωµικών πρωτεινών στην E.coli διαπιστώθηκε η παρουσία µεταξύ των βασικών πρωτεινών µιας οµάδας ασυνηθιστα όξινων πρωτεινών Μεταξύ των πρωτεινων αυτών περιλαµβανόταν δυο διµερή των πρωτεινών L7/L12 καθώς και η L10 Ζεύγη των πρωτεινών αυτών διαπιστώθηκαν σε ολα τα ευκαρυωτικά ριβοσώµατα
Χαρακτηριστικά των οξίνων Ριβοσωµικών Πρωτεινών Ολες οι οξινες πρωτείνες φαίνονται να είναι λειτουργικά οµόλογες οµως οι ευκαρυωτικές εχουν ωρισµένες ιδιότητες οι οποίες πιθανά υποδηλώνουν οτι τα πεπτίδια αυτά εµπλέκονται στην µεταφραση των διαφόρων ευκαρυωτικών µηνυµάτων Η οικογενεια των οξίνων ευκαρυωτικών πρωτεινών πού σχηµατίζεται από δύο ή περισσότερα πολυπεπτίδια παρουσιάζει µια υψηλή συντηρητική αλληλουχία αµινοξέων
ΗΟικογενεια των οξίνων Ριβοσωµικών Πρωτεινών διαιρούνται σε δυο υποοµάδες µε τα προτεινόµενα ονόµατα Ρ1 και Ρ2 Ο αριθµός των πρωτεινών σε κάθε υποοµάδα ποικίλει αναλογα µε τον οργανισµό. Στον ανθρωπο στην Artemia salina και στην Drosophila melanogaster εχει βρεθει µόνο µια πρωτεινη απο κάθε οµάδα Στους ζυµοµυκητες εχουν βρεθει δύο και ονοµαζονται οι δυο Ρ1 πρωτεϊνες ΥΡ1α και ΥΡ1β και οι δύο Ρ2 ΥΡ2α και ΥΡ2β Στο τρυπανόσωµα µεγαλύτερος αριθµός
Εχει σηµερα βρεθεί οτι η αντιστοιχη της L10 των προκαρυωτικών ριβοσωµικών πρωτεινών είναι η Ρο των ευκαρυωτικών Ηταυτοποίηση εγινε στην αρχή µε βαση τα αποτελεσµατα που παρουσιαζόταν µε τις αντεπιδρασεις µε ωρισµένα ειδικά αντισώµατα εναντι των οξίνων ριβοσωµικών πρωτεινών, Η επιβεβαίωση εχει γίνει σηµερα µε τον προσδιορισµό της αλληλουχίας των αµινοξέων στις υπο διερευνηση πρωτείνες
Στο ευκαρυωτικό κύτταρο το 85% του ολικού RNA αποτελείται από τα τεσσερα ριβοσωµικά RNA και το 15% των πρωτεινών από τις ριβοσωµικες πρωτεϊνες Το ερώτηµα που διαµορφώνεται είναι πως ολα αυτά τα µακροµόρια πού συµµετέχουν στην συγκρότηση του ριβοσώµατος κατορθώνουν να ρυθµίζουν την σύνθεση και την συσσώρευση τους ωστε την καθε χρονική στιγµή να καλύπτονται οι ανάγκες του κυτταρου για ριβοσώµατα
Η ισσοροπη εκφραση των ριβοσωµικών συστατικών εξασφαλίζεται Με ρυθµιστικούς µηχανισµούς κατα την µεταγραφή που ρυθµίζουν την εκφραση των µηνυµάτων για τις διάφορες πρωτείνες Με ρυθµιστικούς µηχανισµούς πού αναπτυσσονται κατα την µεταφραση των µηνυµατων που κωδικοποιούν για τις ριβοσωµικές πρωτεϊνες Με ρυθµιστικούς µηχανισµούς πού ελεγχουν την ηµιζωή των RNA και την ηµιζωή των πρωτεινών
Η ρύθµιση της έκφρασης των γονιδίων που κωδικοποιούν για τις ριβοσωµικές πρωτεΐνες µελετάται σε συστήµατα τα οποία κατατάσσονται σε δύο κατηγορίες ΣεΣε συστήµατα που κατασκευάζονται από αρχικά σταδια ανάπτυξης συγκεκριµένων οργανισµών. Τα συστήµατα αυτά παρέχουν το πλεονέκτηµα οτι οι ταχύτητες σύνθεσης των ριβοσωµάτων πλησιάζουν τις ακραίες τιµές σε σχετικα µικρά χρονικά διαστήµατα Σε συστήµατα τα οποία δηµιουργούνται από κυτταροκαλλιέργειες οι οποίες αναπτύσσονται υπό ελεγχόµενες συνθήκες
Οι ζυµοµύκητες συνιστούν ένα πολύ ενδιαφέρον σύστηµα για την διερευνηση της ρύθµισης της έκφρασης των γονιδίων των ριβοσωµικών πρωτεινών και τουτο διότι ΜπορούνΜπορούν να αναπτυχθούν σε µια µεγάλη ποικιλία θερµικών και θρεπτικών συνθηκών Υφίστανται µια σειρά φυσιολογικές διεργασίες όπως η σποριογένεση Μπορούν Μπορούν ευκολα να εισαχθούν στο γενετικό υλικό αγρίων ή µεταλλαγµένων στελεχών γονιδίων σε ένα ή περισσότερα αντίγραφα Τα γονίδια µπορούν να εισαχθούν είτε σαν αυτόνοµα στοιχεία ή σε επιλεγµένες περιοχές και έτσι να κατορθωθεί η διατάραξη της εξισορροπηµένης παραγωγής ριβοσωµικών πρωτεινών και να εµφανισθούν κρυµµένοι ρυθµιστικοί µηχανισµοί
Εχει κατορθωθεί σήµερα να κλωνοποιηθούν τα γονίδια για µια σειρά ριβοσωµικές πρωτείνες Εχει διαπιστωθεί Αλλες ριβοσωµικές πρωτείνες κωδικοποιούνται από γονίδια πού βρίσκονται σε ενα αντίγραφο και αλλες ισως οι περισσότερες από γονίδια πού βρίσκονται σε περισσότερα αντιγραφα Σε ωρισµένες περιπτώσεις ισως στις περισσότερες και τα δύο αντίγραφα εκφράζονται εδοµένου οτι οι ριβοσωµικές πρωτείνες ευρίσκονται σε ισοµοριακη αναλογία το ερώτηµα που προκύπτει είναι µε ποιο τρόπο γίνεται η ρύθµιση στις περπτώσεις πού γίνεται κωδικοποίηση από δύο γονίδια Η πλέον γρήγορη βέβαια απάντηση είναι οτι στις πρωτείνες πού εχωµε κωδικοποίηση από δύο γονίδια εχωµε µικρότερη εκφραση
Ηριβοσωµική πρωτείνη S1 κωδικοποιείται από δύο γονίδια ηµιουργία ελλειψης σε ενα εκ των δύο αντιγράφων γονιδίων τα οποία κωδικοποιούν για την S1 εχει σαν συνέπεια µικρότερη παραγωγή m-rna για την συγκεκριµένη πρωτείνη πού οδηγεί σε ελλειψη ριβοσωµάτων και τελικά σε θάνατο Το συµπέρασµα πού βγαίνει είναι οτι καθε ενα από δύο αντίγραφα του γονιδίου συνεισφέρει µόνο εν µέρει στο σύνολο του m-rna που κωδικοποιεί για την συγκεκριµένη πρωτεϊνη
O Warner και οι συνεργάτες του εκαναν ενα πείραµα εισήγαγαν στο γονιδίωµα των ζυµοµυκήτων πρόσθετα αντίγραφα γονιδίων που κωδικοποιούσαν για ριβοσωµικές πρωτείνες ιεπίστωσαν οτι Οταν εισήγαγαν 10-20 αντίγραφα των γονιδίων που κωδικοποιούσαν για τις L3 και L29 που υπήρχαν σε ενα αντίγραφο τότε εµφανιζόταν µια αύξηση 10-20 φορές στο mrna που κωδικοποιεί για τις συγκεκριµένες πρωτεϊνες Όταν έκαναν εισαγωγή 10 αντιγράφων γονιδίων για την S10 που βρίσκεται σε δύο αντίγραφα η µεταγραφή για την συγκεκριµένη πρωτεΐνη αυξανόταν µόνο κατά πέντε φορές Απο τα παραπάνω βγαίνει το συµπέρασµα οτι ο σακχαροµύκητας αντιδρά στην αύξηση του περιεχοµένου σε γονίδια απλά χαµηλώνοντας την ταχύτητα µεταγραφής
Εκτός από τον έλεγχο στο µεταγραφικό επίπεδο για την ρύθµιση της σύνθεσης των ριβοσωµικών πρωτεινών φαίνεται να υπάρχει και ρύθµιση στο µεταφραστικό ο οποίος και συνεισφέρει ουσιαστικά στην εξισορρόπηση της σύνθεσης των ριβοσωµικών πρωτεινών Η συσσώρευση των µηνυµάτων για µια συγκεκριµένη ριβοσωµική πρωτεΐνη που προκύπτει κατά την µεταγραφή άλλες φορές επηρεάζει την σύνθεση της ίδια ή άλλης πρωτεΐνης άλλες όµως φορές οδηγεί σε µη ανιχνεύσιµη αύξηση. Οι λόγοι δεν είναι γνωστοί αλλά σχετίζονται µε την σταθερότητα που έχει το µήνυµα που κωδικοποιεί για την κάθε ριβοσωµική πρωτεΐνη Από τις επιδράσεις που ασκούνται στην 3 και την 5 µη µεταφραζόµενη περιοχή Με την σταθερότητα αυτών καθ εαυτών των ριβοσωµικών πρωτεινών Στον τρόπο κατανοµής του µηνύµατος που κωδικοποιεί για µια ριβοσωµική πρωτεΐνη µεταξύ µικρών και µεγάλων πολυσωµάτων