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Ribosomen und Proteasomen bilden das funktionelle Gleichgewicht des zellulären Proteinstoffwechsels, indem sie für den präzisen Aufbau und den gezielten Abbau von Proteinen verantwortlich sind.
Das Überleben einer Zelle hängt vom Gleichgewicht zwischen Proteinaufbau und Proteinabbau ab. Während wir bisher membrangebundene Organellen wie das ER betrachtet haben, rücken nun zwei große Proteinkomplexe ohne eigene Membran in den Fokus: die Ribosomen als Orte der Synthese und die Proteasomen als Orte des Abbaus.
Ribosomen sind die 'Fabriken' der Zelle. Sie bestehen aus ribosomaler RNA (rRNA) und Proteinen. In eukaryotischen Zellen besitzen sie eine Sedimentationsrate von 80S (Svedberg-Einheiten), die sich aus einer kleinen 40S-Untereinheit und einer großen 60S-Untereinheit zusammensetzt. Wichtig: Die S-Werte addieren sich nicht linear, da sie das Sinkverhalten in einer Zentrifuge beschreiben.
Die Hauptaufgabe der Ribosomen ist die Translation. Dabei wird die genetische Information der mRNA (Boten-RNA) in eine spezifische Abfolge von Aminosäuren übersetzt, wodurch eine Polypeptidkette entsteht. Man unterscheidet zwischen freien Ribosomen im Zytosol, die Proteine für den Eigenbedarf der Zelle herstellen, und membrangebundenen Ribosomen am rauen ER, die Proteine für den Export oder die Zellmembran produzieren.
Wenn Proteine falsch gefaltet, beschädigt oder nicht mehr nötig sind, müssen sie entsorgt werden, um die Zellfunktion nicht zu stören. Hier kommen die Proteasomen ins Spiel. Man kann sie sich als 'Häcksler' der Zelle vorstellen. Es handelt sich um tonnenförmige Proteinkomplexe, die im Zytosol und im Zellkern vorkommen und im Gegensatz zu Lysosomen keine Membran besitzen.
Damit ein Proteasom weiß, welches Protein abgebaut werden soll, ist eine Markierung notwendig. Dieser Prozess wird als Ubiquitinierung bezeichnet. Dabei wird das kleine Protein Ubiquitin kovalent an das Zielprotein gebunden. Eine Kette aus mehreren Ubiquitin-Molekülen dient als 'Todesurteil' und signalisiert dem Proteasom, dass dieses Protein in kleine Peptide zerlegt werden soll.
Der Vergleich zeigt: Ribosomen verbrauchen Energie (GTP/ATP), um Ordnung zu schaffen (Proteine bauen), während Proteasomen unter Energieverbrauch (ATP) Ordnung halten, indem sie potenziell schädliche oder überflüssige Proteine recyceln. Beide Komplexe sind essenziell für die Proteinhomöostase, also den stabilen Zustand des Proteinhaushalts.
