RIBOZYMES: EGENSKAPER OG TYPER - BIOLOGI - 2026

De Ribozymer er RNA (ribonukleinsyre) med katalytisk kapasitet, er den i stand til å akselerere de kjemiske reaksjonene som forekommer i legemet. Noen ribozymer kan virke alene, mens andre krever tilstedeværelse av et protein for å effektivt katalysere.

De hittil oppdagede ribozymene deltar i reaksjoner ved generering av overførings-RNA-molekyler og i spleisingsreaksjoner: transesterifiseringen som deltar i fjerning av introner fra RNA-molekyler, enten messenger, transfer eller ribosomal. Avhengig av funksjon, blir de klassifisert i fem grupper.

Kilde: Av Frédéric Dardel, fra Wikimedia Commons

Oppdagelsen av ribozymes har vekket interessen til mange biologer. Disse katalytiske RNA-er er blitt foreslått som en potensiell kandidat for molekylene som muligens ga opphav til de første livsformene.

I likhet med mange virus bruker de RNA som genetisk materiale, og mange av dem er katalytiske. Derfor tilbyr ribozymes muligheter for å lage medisiner som søker å angripe disse katalysatorene.

Historisk perspektiv

I mange år ble det antatt at de eneste molekylene som var i stand til å delta i biologisk katalyse, var proteiner.

Proteiner består av tjue aminosyrer - hver med forskjellige fysiske og kjemiske egenskaper - som lar dem gruppere seg i en lang rekke komplekse strukturer, for eksempel alfa-helikser og beta-ark.

I 1981 skjedde funnet av det første ribozymet, og avsluttet paradigmet om at de eneste biologiske molekylene som er i stand til å katalysere, er proteiner.

Strukturen til enzymer gjør det mulig å ta et underlag og transformere det til et visst produkt. RNA-molekyler har også denne evnen til å brette og katalysere reaksjoner.

Faktisk ligner strukturen til et ribozym strukturen til et enzym, med alle dets mest fremtredende deler, så som det aktive setet, bindingsstedet for substratet og bindingsstedet for kofaktor.

RNAse P var et av de første ribozymene som ble oppdaget og består av både proteiner og RNA. Det deltar i generasjonen av overførings-RNA-molekyler fra større forløpere.

Kjennetegn på katalyse

Ribozymer er katalytiske RNA-molekyler som er i stand til å akselerere fosforylgruppe overføringsreaksjoner av størrelsesordner av 10 ⁵ for å 10 ¹¹ .

I laboratorieeksperimenter har de også vist seg å delta i andre reaksjoner, for eksempel fosfattransesterifisering.

Typer ribozymes

Det er fem klasser eller typer ribozymer: tre av disse deltar i selvmodifiserende reaksjoner, mens de resterende to (ribonuklease P og ribosomal RNA) bruker et annet underlag i den katalytiske reaksjonen. Med andre ord et annet molekyl enn katalytisk RNA.

Introner fra gruppe I

Denne typen introner er funnet i mitokondrielle gener av parasitter, sopp, bakterier og til og med virus (for eksempel bakteriofag T4).

For eksempel, i protozoer av arten Tetrahymena thermofila, fjernes et intron fra ribosomal RNA-forløper i en serie trinn: først reagerer et nukleotid eller et guanosinnukleosid med fosfodiesterbindingen som forbinder intronet med ekson-reaksjonen av transesterifisering.

Det frie ekson utfører deretter den samme reaksjon ved ekson-intron fosfodiesterbinding på slutten av akseptorgruppen til intronet.

Gruppe II-introner

Gruppe II-introner er kjent som "selvspleising", siden disse RNA-ene er i stand til selvspleising. Introner i denne kategorien finnes i mitokondrielle RNA-forløpere i soppstamta.

Gruppe I og II og P ribonukleaser (se nedenfor) er ribozymer karakterisert ved å være store molekyler, som kan nå opp til flere hundre nukleotiske stoffer og danne komplekse strukturer.

Gruppe III introner

Gruppe III-introner kalles "selvskjærende" RNA og er identifisert i plantepatogene virus.

Disse RNA-ene har det særegne ved å være i stand til å kutte seg i modningsreaksjonen til genomiske RNA-er, med utgangspunkt i forløpere med mange enheter.

I denne gruppen er et av de mest populære og studerte ribozymene: hammerhead ribozym. Dette finnes i ribonukleiske smittestoffer av planter, kalt viroider.

Disse midlene krever selvspaltingsprosessen for å forplante seg og produsere flere kopier av seg selv i en kontinuerlig RNA-kjede.

Viroidene må skilles fra hverandre, og denne reaksjonen katalyseres av RNA-sekvensen som finnes på begge sider av veikryssregionen. En av disse sekvensene er "hammerhodet", og det er oppkalt etter likheten mellom den sekundære strukturen og dette instrumentet.

Ribonuclease P

Den fjerde typen ribozym består av både RNA og proteinmolekyler. I ribonukleaser er strukturen av RNA viktig for å utføre den katalytiske prosessen.

I det cellulære miljøet virker ribonuklease P på samme måte som proteinkatalysatorer og kutter forløpere av overførings-RNA for å generere en moden 5'-ende.

Dette komplekset er i stand til å gjenkjenne motiv hvis sekvenser ikke har endret seg i løpet av evolusjonen (eller har endret seg veldig lite) av forløperne for overførings-RNA. For å binde underlaget med ribozym gjør det ikke utstrakt bruk av komplementaritet mellom basene.

De skiller seg fra den forrige gruppen (hammerhead ribozymes) og RNAs som ligner på denne, etter sluttproduktet av kuttet: ribonuclease produserer en 5 'fosfatende.

Bakteriell ribosom

Studier av strukturen til ribosomet til bakterier har ført til konklusjonen at det også har egenskaper til et ribozym. Stedet som har ansvar for katalyse er lokalisert i 50S-underenheten.

Evolusjonære implikasjoner av ribozymes

Oppdagelsen av RNA med katalytiske kapasiteter har ført til generering av hypoteser relatert til livets opprinnelse og dens utvikling i begynnende stadier.

Dette molekylet er grunnlaget for den "tidlige verden av RNA" -hypotesen. Flere forfattere støtter hypotesen om at livet for milliarder av år siden må ha startet med et visst molekyl som har evnen til å katalysere sine egne reaksjoner.

Dermed ser ribozymer ut til å være potensielle kandidater for disse molekylene som oppsto de første livsformene.

referanser

1. Devlin, TM (2004). Biokjemi: lærebok med kliniske applikasjoner. Jeg snudde meg.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Trettifem år med forskning på ribozymes og nukleinsyrekatalyse: hvor står vi i dag? F1000Forskning, 5, F1000 Fakultet Rev-1511.
3. Strobel, SA (2002). Ribozym / Katalytisk RNA. Encyclopedia of Molecular Biology.
4. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). Grunnleggende om biokjemi. Panamerican Medical Ed.
5. Walter, NG, & Engelke, DR (2002). Ribozymes: katalytiske RNA som kutter ting, lager ting og gjør rare og nyttige jobber. Biolog (London, England), 49 (5), 199.
6. Watson, JD (2006). Molekylærbiologi av genet. Panamerican Medical Ed.