RIBOZYMER: EGENSKAPER OCH TYPER - BIOLOGI - 2025

De ribozymer är RNA (ribonukleinsyra) med katalytisk kapacitet, är den kapabel att accelerera de kemiska reaktioner som sker i kroppen. Vissa ribozymer kan verka ensamma, medan andra kräver närvaron av ett protein för att effektivt katalysera.

De hittills upptäckta ribozymerna deltar i reaktioner vid generering av överförings-RNA-molekyler och i skarvningsreaktioner: transesterifieringen som deltar i avlägsnandet av introner från RNA-molekyler, vare sig messenger, transfer eller ribosomal. Beroende på deras funktion klassificeras de i fem grupper.

Källa: Av Frédéric Dardel, från Wikimedia Commons

Upptäckten av ribozymer har väckt många biologers intresse. Dessa katalytiska RNA har föreslagits som en potentiell kandidat för molekylerna som möjligen gav upphov till de första livsformerna.

Liksom många virus använder de dessutom RNA som genetiskt material och många av dem är katalytiska. Därför erbjuder ribozymer möjligheter att skapa läkemedel som försöker attackera dessa katalysatorer.

Historiskt perspektiv

Under många år troddes att de enda molekylerna som kunde delta i biologisk katalys var proteiner.

Proteiner består av tjugo aminosyror - var och en med olika fysikaliska och kemiska egenskaper - som gör det möjligt för dem att klustera in i en mängd olika komplexa strukturer, såsom alfa-helices och beta-ark.

1981 inträffade upptäckten av det första ribozymet, vilket slutade paradigmet att de enda biologiska molekylerna som kan katalysera är proteiner.

Strukturerna av enzymer gör det möjligt att ta ett substrat och omvandla det till en viss produkt. RNA-molekyler har också denna förmåga att vika och katalysera reaktioner.

I själva verket liknar strukturen hos ett ribozym strukturen för ett enzym med alla dess mest framträdande delar, såsom det aktiva stället, substratbindningsstället och kofaktorbindningsstället.

RNAse P var en av de första ribozymerna som upptäcktes och består av både proteiner och RNA. Det deltar i genereringen av överförings-RNA-molekyler från större föregångare.

Egenskaper för katalys

Ribozymer är katalytiska RNA-molekyler som kan accelerera fosforyl gruppöverföringsreaktioner med flera storleksordningar av 10 ^fem för att tio ^elva .

I laboratorieexperiment har de också visat sig delta i andra reaktioner, såsom fosfatomförestring.

Typer av ribozymer

Det finns fem klasser eller typer av ribozymer: tre av dessa deltar i självmodifierande reaktioner, medan de återstående två (ribonukleas P och ribosomalt RNA) använder ett annat substrat i den katalytiska reaktionen. Med andra ord en annan molekyl än katalytiskt RNA.

Intron från grupp I

Denna typ av introner har hittats i mitokondriella gener av parasiter, svampar, bakterier och till och med virus (såsom bakteriofag T4).

Till exempel i protozonerna av arten Tetrahymena thermofila tas ett intron bort från ribosomal RNA-föregångare i en serie steg: först reagerar en nukleotid eller en guanosin-nukleosid med fosfodiesterbindningen som förenar intron med exon-reaktionen av transesterifiering.

Det fria exonet utför sedan samma reaktion vid exon-intron-fosfodiesterbindningen vid slutet av acceptorns grupp av intronet.

Grupp II-introner

Grupp II-introner är kända som "självskarvning", eftersom dessa RNA: er är kapabla till självskarvning. Introner i denna kategori finns i mitokondriella RNA-föregångare i svamplinjen.

Grupperna I och II och ribonukleaserna P (se nedan) är ribozymer som kännetecknas av att de är stora molekyler, som kan nå upp till flera hundra nukleotika i längd och bilda komplexa strukturer.

Grupp III-introner

Grupp III introner kallas "självskärande" RNA och har identifierats i växtpatogena virus.

Dessa RNA har det speciella att de kan klippa sig själva i mognadsreaktionen av genomiska RNA, med utgångspunkt från prekursorer med många enheter.

I denna grupp är en av de mest populära och studerade ribozymer: hammerhead ribozym. Detta finns i ribonukleiska smittämnen av växter, kallade viroider.

Dessa medel kräver självklyvningsprocessen för att sprida sig och producera flera kopior av sig själv i en kontinuerlig RNA-kedja.

Viroiderna måste separeras från varandra och denna reaktion katalyseras av RNA-sekvensen som finns på båda sidor av korsningsområdet. En av dessa sekvenser är ”hammarhuvudet” och det heter för likheten mellan dess sekundära struktur med detta instrument.

Ribonuclease P

Den fjärde typen av ribozym består av både RNA och proteinmolekyler. I ribonukleaser är strukturen hos RNA avgörande för att utföra den katalytiska processen.

I den cellulära miljön verkar ribonukleas P på samma sätt som proteinkatalysatorer, vilket skär prekursorer för överförings-RNA för att generera en mogen 5'-ände.

Detta komplex kan känna igen motiv vars sekvenser inte har förändrats under utvecklingsförloppet (eller har förändrats väldigt lite) av föregångarna till överförings-RNA. För att binda underlaget med ribozym använder det inte omfattande komplementaritet mellan baserna.

De skiljer sig från den tidigare gruppen (hammerhead ribozymes) och RNA som liknar denna, med den slutliga produkten från skäret: ribonukleaset ger en 5'-fosfatände.

Bakteriell ribosom

Studier av strukturen hos ribosomen hos bakterier har lett till slutsatsen att den också har egenskaper hos ett ribozym. Den plats som ansvarar för katalys ligger i 50S-underenheten.

Evolutionsimplikationer av ribozymer

Upptäckten av RNA med katalytisk kapacitet har lett till generering av hypoteser relaterade till livets ursprung och dess utveckling i begynnande steg.

Denna molekyl är basen för den "tidiga världen av RNA" -hypotesen. Flera författare stöder hypotesen att livet för miljarder år sedan måste ha börjat med en viss molekyl som har förmågan att katalysera sina egna reaktioner.

Således verkar ribozymer vara potentiella kandidater för dessa molekyler som har sitt ursprung i de första livsformerna.

referenser

1. Devlin, TM (2004). Biokemi: lärobok med kliniska tillämpningar. Jag vänt.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Trettiofem års forskning om ribozymer och nukleinsyrakatalys: var står vi idag? F1000Forskning, 5, F1000 Fakultet Rev-1511.
3. Strobel, SA (2002). Ribozym / katalytiskt RNA. Encyclopedia of Molecular Biology.
4. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). Fundamentals of Biochemistry. Panamerican Medical Ed.
5. Walter, NG, & Engelke, DR (2002). Ribozymes: katalytiska RNA som skär saker, gör saker och gör udda och användbara jobb. Biolog (London, England), 49 (5), 199.
6. Watson, JD (2006). Molekylärbiologi av genen. Panamerican Medical Ed.