Ribosomenbiosynthese ist der Prozess, durch den innerhalb einer Zelle Organellen gebildet werden, die als Ribosomen bekannt sind. Ribosomen sind aufgrund ihrer Rolle bei der Proteinsynthese von entscheidender Bedeutung für die Funktion der Zelle. Der Prozess der Ribosomenbiosynthese ist sowohl extrem komplex als auch evolutionär hochkonserviert, was bedeutet, dass seine Wege bei verschiedenen Arten von Organismen ähnlich sind. Die Ribosomenbiosynthese wurde sowohl in vivo in lebenden Zellen als auch in vitro als Teil einer Laborumgebung untersucht.
Ribosomen sind ein wesentlicher Bestandteil der Zelle und führen den Translationsprozess durch. Bei der Translation werden genetische Informationen, die in Teilen von Messenger-Ribonukleinsäure (mRNA) kodiert sind, mit entsprechenden Informationen abgeglichen, die von Transfer-RNA (tRNA)-Molekülen getragen werden, von denen jedes eine spezifische Aminosäure trägt. Die Aminosäuren werden im Ribosom zu einem Protein zusammengesetzt. Die Herstellung von Ribosomen erfordert einen hohen Energieaufwand, daher hängt die Geschwindigkeit der Ribosomenbiosynthese in einer Zelle sowohl vom Bedarf an Proteinen als auch von der Menge an Nährstoffen in der extrazellulären Umgebung ab
Ribosomen bestehen aus ribosomaler RNA (rRNA) und ribosomalen Proteinen. Um ribosomale Proteine zu synthetisieren, muss derselbe Translationsprozess ablaufen, der zur Herstellung anderer Proteine verwendet wird. Die genetischen Codes für ribosomale Proteine werden von Fragmenten getragen, die als Vorläufer-mRNAs (Prä-mRNAs) bezeichnet werden. Prä-mRNAs werden wie andere RNA-Moleküle von der Desoxyribonukleinsäure (DNA) der Zelle in den Nukleolus transkribiert, der eine Stelle innerhalb des Nukleus ist. Nach der Transkription werden prä-mRNAs von Enzymen prozessiert und in das Zytoplasma transportiert, wo Ribosomen sie in ribosomale Proteine übersetzen.
rRNA entsteht durch komplexe biochemische Prozesse, die im Nukleolus ablaufen. Im ersten Schritt wird die Vorläufer-rRNA (pre-rRNA) aus der DNA transkribiert. Die prä-rRNA wird dann durch Enzyme im Nukleolus in reife rRNA modifiziert. Während der Modifikation beginnt die rRNA vom Nukleolus in Richtung der äußeren Regionen des Nukleus oder des Nukleoplasmas zu wandern.
An diesem Punkt des Prozesses werden die im Zytoplasma synthetisierten ribosomalen Proteine in den Nukleolus importiert und assemblieren auf der rRNA. Dabei entstehen die beiden ribosomalen Untereinheiten, die Hauptbestandteile des Ribosoms. Das fast vollständige Ribosom verlässt den Kern und wird im Zytoplasma endgültig verarbeitet.
Der Prozess der Ribosomenbiosynthese wird aufgrund seiner Komplexität noch in lebenden Zellen untersucht. Im Labor werden oft Studien an Saccharomyces cerevisiae, einer Hefeart, durchgeführt. Es wurde auch gefunden, dass bakterielle Ribosomen in vitro, außerhalb eines Organismus, unter Verwendung von rRNA und ribosomalen Proteinen synthetisiert werden können.