Ribosomenbiogenese

Ribosomenbiogenese ist der Prozess der Entstehung von Ribosomen, den zellulären Maschinen der Proteinsynthese. Er umfasst Transkription und Verarbeitung ribosomaler RNAs (rRNA), den Zusammenbau mit ribosomalen Proteinen, Qualitätskontrollen sowie den Export fertiger Untereinheiten aus dem Zellkern in das Zytoplasma. Die Grundprinzipien sind konserviert, aber die Abläufe unterscheiden sich zwischen Eukaryoten und Prokaryoten.

In Eukaryoten erfolgt der Großteil der Biogenese im Nukleolus. Die rRNA der großen Untereinheit (28S, 5.8S, 5S) wird transkribiert; 5S rRNA separat durch RNA-Polymerase III. Vorläufer-rRNA wird durch snoRNPs chemisch modifiziert und durch Endonukleasen/Exonukleasen verarbeitet. Ribosomale Proteine gelangen aus dem Zytoplasma in das Nukleus und assemblieren zu Vorläuferpartikeln, aus denen sich 40S- und 60S-Untereinheiten sequentiell entwickeln. Die fertigen Untereinheiten werden exportiert und im Zytoplasma final maturieren.

In Prokaryoten erfolgt die Biogenese im Zytoplasma. Die Untereinheiten 30S und 50S bilden sich aus rRNA, die den 16S-, 23S- und 5S-RNA entsprechen. Die rRNA-Gene liegen oft in Operons; Reifung erfolgt durch RNasen wie RNase III und RNase E sowie durch spezifische Reifungsfaktoren wie Era, RimP oder RbfA. Translation und Ribosomenreifung laufen häufig gleichzeitig ab.

Die Biogenese ist energieaufwendig und eng reguliert. Sie reagiert auf Nährstoffstatus, Wachstumssignale und Stress. Abweichungen können zu Erkrankungen wie Ribosomopathien führen (z. B. Diamond-Blackfan-Anämie); in der Forschung spielt die Biogenese auch im Zusammenhang mit Krebs und Antibiotika eine Rolle.

Zusammenfassend umfasst die Ribosomenbiogenese Transkription, rRNA-Verarbeitung, Zusammenbau mit Proteinen, Qualitätskontrolle, Export und cytoplasmatische Reifung, wobei sich die Details zwischen Organismen unterscheiden.