Ribozymer egenskaper og typer

4939
Philip Kelley

De ribozymer De er RNA (ribonukleinsyre) med katalytisk kapasitet, det vil si i stand til å akselerere de kjemiske reaksjonene som oppstår i kroppen. Noen ribozymer kan virke alene, mens andre krever tilstedeværelse av et protein for effektivt å katalysere..

Ribozymer som hittil er oppdaget, deltar i reaksjoner fra generering av overførings-RNA-molekyler og i reaksjoner fra skjøting: transforestring involvert i fjerning av introner fra RNA-molekyler, enten det er messenger, transfer eller ribosomal. Avhengig av deres funksjon, klassifiseres de i fem grupper.

Kilde: Av 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

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

I tillegg, som mange virus, bruker de RNA som genetisk materiale, og mange av dem er katalytiske. Derfor gir ribozymer muligheter for å lage medisiner som søker å angripe disse katalysatorene..

Artikkelindeks

  • 1 Historisk perspektiv
  • 2 Kjennetegn 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 Evolusjonære implikasjoner av ribozymer
  • 5 Referanser

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 gjør det mulig for dem å gruppere seg i et bredt utvalg av komplekse strukturer, som alfahelices og beta-ark..

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

Strukturene av enzymer gjør det mulig å ta et substrat og transformere det til et bestemt 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 stedet, substratbindingsstedet og kofaktorbindingsstedet..

RNAse P var en av de første ribozymer som ble oppdaget og består av både proteiner og RNA. Den deltar i genereringen av overførings-RNA-molekyler med utgangspunkt i større forløpere..

Kjennetegn ved katalyse

Ribozymer er katalytiske RNA-molekyler som er i stand til å akselerere reaksjoner av fosforylgrupper i størrelsesorden 105 til 10elleve.

I laboratorieeksperimenter har de også vist seg å delta i andre reaksjoner, som fosfattransifisering..

Typer ribozymer

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

Gruppe I-introner

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

For eksempel i protozoer av arten Tetrahymena thermofila, et intron blir fjernet fra ribosomalt RNA-forløperen i en serie trinn: først reagerer et nukleotid eller nukleosid av guanosin med fosfodiesterbindingen som knytter intronet til ekson-transesterifiseringsreaksjonen.

Deretter utfører den frie eksonen den samme reaksjonen ved exon-intron fosfodiesterbinding på slutten av akseptorgruppen til intronen.

Gruppe II introner

Gruppe II-introner er kjent som "selvspleising", siden disse RNAene er i stand til selvspleising. Introner i denne kategorien finnes i forløperne til mitokondrie-RNA i soppstammen..

Gruppene I og II og ribonukleaser P (se nedenfor) er ribozymer karakterisert ved å være store molekyler, som kan nå opptil flere hundre nukleotika i lengden, og danne komplekse strukturer..

Gruppe III-introner

Gruppe III-introner kalles "selvklippende" RNA og har blitt identifisert i patogene virus..

Disse RNA-ene har den spesielle egenskapen å kunne kutte seg i modningsreaksjonen til genomiske RNA-er, med utgangspunkt i forløpere med mange enheter..

I denne gruppen er en av de mest populære og studerte ribozymer: hammerhead ribozym. Dette finnes i smittsomme ribonukleiske midler fra planter, kalt viroider.

Disse midlene krever prosessen med selvspaltning 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 kryssområdet. En av disse sekvensene er "hammerhodet" og er oppkalt etter likheten mellom dens sekundære struktur og dette instrumentet..

Ribonuklease P

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

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

Dette komplekset er i stand til å gjenkjenne motiver hvis sekvenser ikke har endret seg i løpet av evolusjonen (eller har endret seg veldig lite) av forløperne til overførings-RNA. For å binde underlaget med ribozymet, bruker det ikke omfattende komplementariteten mellom basene..

De skiller seg fra den forrige gruppen (hammerhead ribozymer) og RNA som ligner på denne, ved sluttproduktet av kuttet: ribonuklease produserer en 5'-fosfatende.

Bakteriell ribosom

Studier av strukturen til ribosomet til bakterier har ført til den konklusjon at det også har egenskaper til et ribozym. Stedet som har ansvaret for katalyse ligger i 50S-underenheten.

Evolusjonære implikasjoner av ribozymer

Oppdagelsen av RNA med katalytisk kapasitet har ført til generering av hypoteser relatert til livets opprinnelse og dets utvikling i begynnende stadier.

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

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

Referanser

  1. Devlin, T. M. (2004). Biokjemi: Lærebok med kliniske applikasjoner. Omvendt.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Trettifem års forskning på ribozymer og nukleinsyrekatalyse: hvor står vi i dag? F1000 Research, 5, F1000 Faculty Rev-1511.
  3. Strobel, S. A. (2002). Ribozym / katalytisk RNA. Encyclopedia of Molecular Biology.
  4. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2014). Grunnleggende om biokjemi. Panamerican Medical Ed..
  5. Walter, N. G., & Engelke, D. R. (2002). Ribozymer: katalytiske RNAer som kutter ting, lager ting og gjør rare og nyttige jobber. Biolog (London, England), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Molekylærbiologi av genet. Panamerican Medical Ed..

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.