Ribozymer egenskaber og typer

2952
Basil Manning

Det ribozymer De er RNA (ribonukleinsyre) med katalytisk kapacitet, dvs. i stand til at fremskynde de kemiske reaktioner, der forekommer i kroppen. Nogle ribozymer kan virke alene, mens andre kræver tilstedeværelsen af ​​et protein for effektivt at katalysere..

De hidtil opdagede ribozymer deltager i reaktioner ved dannelse af transfer-RNA-molekyler og i reaktioner fra splejsning: transesterificering involveret i fjernelse af introner fra RNA-molekyler, hvad enten det er messenger, transfer eller ribosomal. Afhængigt af deres funktion klassificeres de i fem grupper.

Kilde: Af Frédéric Dardel [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) eller CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], fra Wikimedia Commons

Opdagelsen af ​​ribozymer har vækket interessen hos mange biologer. Disse katalytiske RNA'er er blevet foreslået som en potentiel kandidat for de molekyler, der muligvis gav anledning til de første livsformer..

Desuden bruger de ligesom mange vira RNA som genetisk materiale, og mange af dem er katalytiske. Derfor giver ribozymer muligheder for oprettelse af lægemidler, der søger at angribe disse katalysatorer..

Artikelindeks

  • 1 Historisk perspektiv
  • 2 Kendetegn ved katalyse
  • 3 typer ribozymer
    • 3.1 Introner i gruppe I
    • 3.2 Introner i gruppe II
    • 3.3 Gruppe III-introner
    • 3.4 Ribonuklease P
    • 3.5 Bakterielt ribosom
  • 4 Evolutionære implikationer af ribozymer
  • 5 Referencer

Historisk perspektiv

I mange år blev det antaget, at de eneste molekyler, der var i stand til at deltage i biologisk katalyse, var proteiner.

Proteiner består af tyve aminosyrer - hver med forskellige fysiske og kemiske egenskaber - der gør det muligt for dem at gruppere sig i en lang række komplekse strukturer, såsom alfahelices og beta-ark..

I 1981 opstod opdagelsen af ​​det første ribozym og sluttede paradigmet om, at de eneste biologiske molekyler, der er i stand til at katalysere, er proteiner..

Enzymernes strukturer gør det muligt at tage et substrat og omdanne det til et bestemt produkt. RNA-molekyler har også denne evne til at folde og katalysere reaktioner..

Faktisk ligner strukturen af ​​et ribozym strukturen for et enzym med alle dets mest fremtrædende dele, såsom det aktive sted, substratbindingsstedet og cofaktorbindingsstedet..

RNAse P var en af ​​de første ribozymer, der blev opdaget og består af både proteiner og RNA. Det deltager i genereringen af ​​overførsels-RNA-molekyler startende fra større forløbere..

Kendetegn ved katalyse

Ribozymer er katalytiske RNA-molekyler, der er i stand til at accelerere phosphorylgruppeoverførselsreaktioner efter størrelsesorden 105 til 10elleve.

I laboratorieeksperimenter har det også vist sig, at de deltager i andre reaktioner, såsom fosfatomestring..

Typer af ribozymer

Der er fem klasser eller typer af ribozymer: tre af disse deltager i selvmodificerende reaktioner, mens de resterende to (ribonuklease P og ribosomalt RNA) bruger et andet substrat i den katalytiske reaktion. Med andre ord et andet molekyle end katalytisk RNA.

Gruppe I-introner

Denne type introner er fundet i mitokondrielle gener af parasitter, svampe, bakterier og endda vira (såsom bakteriofag T4).

For eksempel i artens protozoer Tetrahymena thermofila, en intron fjernes fra den ribosomale RNA-forløber i en række trin: først reagerer et nukleotid eller nukleosid af guanosin med phosphodiesterbindingen, der forbinder intronet med exon-transesterificeringsreaktionen.

Derefter udfører den frie exon den samme reaktion ved exon-intron-phosphodiester-bindingen i slutningen af ​​acceptongruppen i intronen.

Gruppe II-introner

Gruppe II-introner er kendt som "selvsplejsning", da disse RNA'er er i stand til selvsplejsning. Introner i denne kategori findes i forløberne for mitokondrie-RNA i svampestammen..

Grupper I og II og ribonukleaser P (se nedenfor) er ribozymer, der er karakteriseret ved at være store molekyler, som kan nå op til flere hundrede nukleotika i længden og danne komplekse strukturer..

Gruppe III-introner

Gruppe III-introner kaldes "selvskærende" RNA og er blevet identificeret i plantepatogene vira..

Disse RNA'er har den ejendommelighed at være i stand til at skære sig i modningsreaktionen af ​​genomiske RNA'er startende fra forløbere med mange enheder..

I denne gruppe er en af ​​de mest populære og undersøgte ribozymer: hammerhead ribozym. Dette findes i infektiøse ribonukleiske agenser i planter, kaldet viroider.

Disse stoffer kræver processen med selvspaltning for at forplante og producere flere kopier af sig selv i en kontinuerlig RNA-kæde..

Viroiderne skal adskilles fra hinanden, og denne reaktion katalyseres af RNA-sekvensen, der findes på begge sider af krydsningsområdet. En af disse sekvenser er "hammerhovedet", og det er opkaldt efter ligheden mellem dets sekundære struktur og dette instrument..

Ribonuklease P

Den fjerde type ribozym består af både RNA- og proteinmolekyler. I ribonukleaser er strukturen af ​​RNA afgørende for at udføre den katalytiske proces.

I det cellulære miljø virker ribonuklease P på samme måde som proteinkatalysatorer og skærer forløbere for transfer-RNA for at generere en moden 5'-ende..

Dette kompleks er i stand til at genkende motiver, hvis sekvenser ikke har ændret sig i løbet af evolutionen (eller har ændret sig meget lidt) af forstadierne til transfer-RNA. For at binde substratet med ribozymet bruger det ikke i udstrakt grad komplementariteten mellem baserne..

De adskiller sig fra den forrige gruppe (hammerhead ribozymer) og RNA'er svarende til denne ved slutproduktet af udskæringen: ribonuklease producerer en 5'-fosfatende.

Bakteriel ribosom

Undersøgelser af strukturen af ​​bakteriens ribosom har ført til den konklusion, at det også har egenskaber ved et ribozym. Det sted, der har ansvaret for katalyse, er placeret i 50S-underenheden.

Evolutionære implikationer af ribozymer

Opdagelsen af ​​RNA'er med katalytisk kapacitet har ført til dannelsen af ​​hypoteser relateret til livets oprindelse og dets udvikling i begyndende stadier.

Dette molekyle er grundlaget for hypotesen om "den tidlige verden af ​​RNA". Flere forfattere støtter hypotesen om, at livet for milliarder af år siden skal have startet med et bestemt molekyle, der har evnen til at katalysere sine egne reaktioner.

Således synes ribozymer at være potentielle kandidater til disse molekyler, der stammer fra de første livsformer..

Referencer

  1. Devlin, T. M. (2004). Biokemi: Lærebog med kliniske applikationer. Omvendt.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Femogtredive års forskning i ribozymer og nukleinsyrekatalyse: hvor står vi i dag?. F1000 Research, 5, F1000 Fakultet Rev-1511.
  3. Strobel, S. A. (2002). Ribozym / katalytisk RNA. Encyclopedia of Molecular Biology.
  4. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2014). Fundamentals of Biochemistry. Panamerican Medical Ed..
  5. Walter, N. G. og Engelke, D. R. (2002). Ribozymer: katalytiske RNA'er, der klipper ting, laver ting og udfører ulige og nyttige job. Biolog (London, England), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Molekylærbiologi af genet. Panamerican Medical Ed..

Endnu ingen kommentarer