しかし、リボソームと DNA がどのように連携して、遺伝物質の塩基配列に保存されている情報をアミノ酸鎖に変換できるのかは依然として謎のままです。結局のところ、DNA は細胞の核内にあり、リボソームは細胞質の外側にあります。その答えは 1960 年代初頭に見つかりました。mRNA と呼ばれる RNA のコピーはメッセンジャーとして機能し、核の外へ移動してリボソームによって捕捉されます。広範囲に影響を与える発見: この知識、細胞から単離された人工 mRNA とリボソームを利用して、そのプロセスを試験管内で模倣し、遺伝暗号とリボソームの基本機能を解読することができました。
リボソームは、それぞれがアミノ酸を表す 3 つのグループで mRNA の構成要素を読み取ることが判明しました。これを行うために、トランスファーまたは tRNA と呼ばれる別の小さな RNA 分子のサービスを利用します。これは、片側に 3 つの特定のグループの対応物を持ち、反対側に対応するアミノ酸を持ちます。しかし、これらの発見にもかかわらず、リボソームの全体像はかなり曖昧なままでした。 DNA の構造を解読した 2 人のノーベル賞受賞者のうちの 1 人、ジェームズ・ワトソンは 1964 年に次のように述べています。「残念ながら、化学レベルでは、構造が分からない限り、分子がどのように機能するかを正確に説明することはできません。」リボソームの場合、その構造が最終的に解明されるまでには2000年までかかりました。
エイダ・ヨナスは、1970 年代の終わりにこの方向への最初の一歩を踏み出しました。彼女は、最終的に X 線を使用して検査されるリボソーム結晶の生成を試みました。問題: リボソームは、大小のサブユニットから構成される非常に複雑な構造です。小さなユニットはすでに大きな RNA 分子と 32 個のタンパク質で構成されており、大きなユニットにはさらに 3 つの RNA 分子と 46 個のタンパク質が含まれています。合計で数千のヌクレオチドと数千のアミノ酸があり、それぞれは数十万の原子で構成されています。しかし、これらの各原子の位置を決定するための X 線構造解析には、非常に純粋で完全な結晶が必要です。製作には様々な工夫が必要で、受賞者3名の協力と長年の努力が必要でした。
そして、結晶が実際に十分な品質であったとしても、科学者、特にトーマス・シュタイツは、X 線パターンから必要な情報を抽出できるようにするために、さまざまな回り道をしなければなりませんでした。最後に、2000 年に、Steitz と Yonath および Ramakrishnan のチームは、個々の原子の局在化を可能にする解像度で結晶構造をほぼ同時に発表しました。 Steitz チームは死海に生息する細菌のリボソームの大サブユニットの研究結果を、Yonath/Ramakrishnan チームは温泉の細菌の小サブユニットの研究結果を発表しました。
このデータにより、小さなユニットがどのようにしてタンパク質生産においてこれほど高い精度を達成しているのか、あるいは大きなユニットがどのようにして新たに形成されたタンパク質を徐々に組み立てていくのかなど、個々のサブユニットの機能が初めて詳細に解明される可能性がある。さらに、受賞者 3 名全員が、さまざまな抗生物質がどのように細菌のリボソームにドッキングするかを示すことに成功しました。これは新しい有効成分の開発において非常に貴重な洞察です。
全体として、ノーベル委員会は、リボソームの構造と機能を理解することは人類に大きな直接的な利益をもたらすと書いています。 3 人の科学者が今回得た発見は、生命の中核プロセスがどのように機能するかを理解する上でも、命を救う上でも重要です。
