RIBOCIMI: KARAKTERISTIKE I VRSTE - BIOLOGIJA - 2024

Su ribozimi RNA (ribonukleinske kiseline) s katalitičkom kapaciteta, da je sposoban za ubrzanje kemijske reakcije u tijelu. Neki ribozimi mogu djelovati sami, dok drugi zahtijevaju prisustvo proteina da bi se katalizirali učinkovito.

Do sada otkriveni ribozimi sudjeluju u reakcijama generiranja prijenosnih RNA molekula i u reakcijama spajanja: transeterifikacija koja sudjeluje u uklanjanju introna iz RNA molekula, bilo glasnik, prijenos ili ribosomal. Ovisno o njihovoj funkciji svrstavaju se u pet skupina.

Izvor: Frédéric Dardel, iz Wikimedia Commons

Otkriće ribozima izazvalo je zanimanje mnogih biologa. Ove katalitičke RNK su predložene kao potencijalni kandidat molekula koje su mogle stvoriti prve životne oblike.

Nadalje, poput mnogih virusa, oni koriste RNA kao genetski materijal i mnogi od njih su katalitički. Stoga ribozimi nude mogućnosti stvaranja lijekova koji nastoje napasti ove katalizatore.

Povijesna perspektiva

Dugo godina se vjerovalo da su jedine molekule sposobne sudjelovati u biološkoj katalizi proteini.

Proteini se sastoje od dvadeset aminokiselina - svaka s različitim fizikalnim i kemijskim svojstvima - koje im omogućuju nakupljanje u širokom rasponu složenih struktura, poput alfa-helika i beta listova.

1981. godine dogodilo se otkriće prvog ribozima, čime je okončana paradigma da su jedine biološke molekule sposobne katalizirati proteini.

Strukture enzima omogućuju uzimanje supstrata i pretvaranje ga u određeni proizvod. Molekule RNA također imaju tu sposobnost sakupljanja i katalizacije reakcija.

U stvari, struktura ribozima podseća na enzim sa svim njegovim najistaknutijim dijelovima, kao što su aktivno mjesto, mjesto vezivanja supstrata i mjesto vezanja kofaktora.

RNAza P bila je jedan od prvih otkrivenih ribozima i sastoji se od proteina i RNA. Sudjeluje u stvaranju prijenosnih RNA molekula počevši od većih prekursora.

Karakteristike katalize

Ribocimi su katalitičke molekule RNA sposobne ubrzati reakcije prijenosa fosforilne skupine redom veličine od 10 ⁵ do 10 ¹¹.

Pokazalo se da u laboratorijskim eksperimentima sudjeluju i u drugim reakcijama, kao što je transosterifikacija fosfata.

Vrste ribozima

Postoji pet klasa ili vrsta ribozima: tri od njih sudjeluju u samo-modificirajućim reakcijama, dok preostala dva (ribonukleaza P i ribosomalna RNA) koriste drugačiji supstrat u katalitičkoj reakciji. Drugim riječima, molekula koja nije katalitička RNA.

Introni I grupe

Ova vrsta introna pronađena je u mitohondrijskim genima parazita, gljivica, bakterija, pa čak i virusa (poput bakteriofaga T4).

Primjerice, u protozoi vrste Tetrahymena thermofila, intron se uklanja iz prekursora ribosomske RNK u nizu koraka: prvo, nukleotid ili nukleozid gvanozina reagira s fosfodiesterskom vezom koja spaja Intron s reakcijom egzona od transesterifikacije.

Tada slobodni egzon izvodi istu reakciju na fosfodiesterskoj vezi egon-intron na kraju akceptorske skupine intra.

Introni II grupe

Introni II grupe poznati su pod nazivom "samozavarivanje", budući da su ove RNK sposobne za samozavarivanje. Introni u ovoj kategoriji nalaze se u prekursorima mitohondrija RNA u rodu gljivica.

Skupine I i II i P ribonukleaze (vidi dolje) su ribozimi okarakterizirani tako da su velike molekule, koje mogu doseći do nekoliko stotina nukleotika i tvore složene strukture.

Introni III. Grupe

Introni skupine III nazivaju se „samorezujuća“ RNA i identificirani su u biljnim patogenim virusima.

Ove RNK imaju osobinu da se mogu smanjiti u reakciji sazrijevanja genskih RNA, počevši od prekursora s mnogim jedinicama.

U ovoj skupini nalazi se jedan od najpopularnijih i proučavanih ribozima: ribozim čekića. To se nalazi u ribonukleinskim infektivnim agentima biljaka, koji se nazivaju viroidi.

Ovim agentima potreban je postupak samocijepljenja da bi se razmnožavali i stvarali višestrukih kopija sebe u kontinuiranom lancu RNA.

Viroidi se moraju odvojiti jedan od drugog, a ta reakcija katalizira RNA sekvencu koja se nalazi na obje strane spojnog područja. Jedna od tih sekvenci je "čekića glava" i nazvana je po sličnosti svoje sekundarne strukture ovom instrumentu.

Ribonuklease P

Četvrti tip ribozima sastoji se od molekula RNA i proteina. U ribonukleazama je struktura RNA od vitalne važnosti za provođenje katalitičkog procesa.

U staničnoj sredini ribonukleaza P djeluje na isti način kao i katalizatori proteina, rezući prekursore prijenosne RNA kako bi stvorili zreli 5 'kraj.

Ovaj kompleks može prepoznati motive čiji se nizovi nisu promijenili tijekom evolucije (ili su se vrlo malo promijenili) prekursora prijenosne RNA. Da bi supstrat povezao ribozim, ne koristi se široko komplementarnost između baza.

Razlikuju se od prethodne skupine (ribozazi čekića) i RNA sličnih ovoj, po konačnom proizvodu rezanja: ribonukleaza daje 5 'fosfatni kraj.

Bakterijski ribosom

Studije strukture ribosoma bakterija dovele su do zaključka da ona ima i svojstva ribozima. Mjesto zaduženo za katalizu nalazi se u podjedinici 50S.

Evolucijske implikacije ribozima

Otkrivanje RNA s katalitičkim kapacitetom dovelo je do stvaranja hipoteza koje su se odnosile na podrijetlo života i njegovu evoluciju u početnim fazama.

Ova molekula je osnova za hipotezu "ranog svijeta RNA". Nekoliko autora podupire hipotezu da je prije nekoliko milijardi godina život morao započeti određenom molekulom koja ima sposobnost kataliziranja vlastitih reakcija.

Stoga se čini da su ribozimi potencijalni kandidati za te molekule koje su nastale u prvim oblicima života.

Reference

1. Devlin, TM (2004). Biokemija: udžbenik s kliničkom primjenom. Preokrenuo sam se.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Trideset pet godina istraživanja ribozima i katalize nukleinskih kiselina: gdje danas stojimo ?. F1000Research, 5, F1000 Fakultet Rev-1511.
3. Strobel, SA (2002). Ribozim / katalitička RNA. Enciklopedija molekularne biologije.
4. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). Osnove biokemije. Panamerican Medical Ed.
5. Walter, NG i Engelke, DR (2002). Ribozimi: katalitička RNA koja režu stvari, čine ih, čine neobične i korisne poslove. Biolog (London, Engleska), 49 (5), 199.
6. Watson, JD (2006). Molekularna biologija gena. Panamerican Medical Ed.