Karakteristike i vrste ribozima



ribozime oni su RNA (ribonukleinska kiselina) s katalitičkim kapacitetom, odnosno sposobni ubrzati kemijske reakcije koje se javljaju u organizmu. Neki ribozimi mogu djelovati sami, dok drugi trebaju prisutnost proteina za učinkovito izvođenje katalize.

Ribozimi koji su do sada otkriveni uključeni su u reakcije generiranja molekula prijenosne RNA i reakcija srastanjetransesterifikacija koja je uključena u uklanjanje introna iz RNA molekula, bilo kurirskih, prijenosnih ili ribosomalnih. Ovisno o njihovoj funkciji razvrstavaju se u pet skupina.

Otkriće ribozima pobudilo je zanimanje mnogih biologa. Ove katalitičke RNA predložene su kao potencijalni kandidati za molekule koje su, eventualno, dovele do prvih oblika života..

Osim toga, budući da mnogi virusi koriste RNA kao genetski materijal i mnogi od njih su katalitički. Stoga, ribozimi nude mogućnosti za stvaranje lijekova koji teže napadu ovih katalizatora.

indeks

  • 1 Povijesna perspektiva
  • 2 Značajke katalize
  • 3 Vrste ribozima
    • 3.1 Introna skupine I
    • 3.2 Introna skupine II
    • 3.3 Introna skupine III
    • 3.4 Ribonukleaza P
    • 3.5 Bakterijski ribosom
  • 4 Evolucijske implikacije ribozima
  • 5 Reference

Povijesna perspektiva

Mnogo godina se smatralo da su jedine molekule koje mogu sudjelovati u biološkoj katalizi proteini.

Proteini se sastoje od dvadeset aminokiselina - svaka s različitim fizičkim i kemijskim svojstvima - koje im omogućuju grupiranje u širok raspon složenih struktura, kao što su alfa heliki i beta listovi..

Godine 1981. došlo je do otkrića prvog ribozima, čime je okončana paradigma da su jedine biološke molekule sposobne za provođenje katalize proteini..

Strukture enzima omogućuju uzimanje supstrata i njegovo pretvaranje u određeni proizvod. RNA molekule također imaju tu sposobnost preklapanja i kataliziranja reakcija.

Ustvari, struktura ribozima podsjeća na strukturu enzima, sa svim njegovim najizraženijim dijelovima, kao što je aktivno mjesto, mjesto vezanja supstrata i mjesto povezivanja kofaktora..

RNAse P je bio jedan od prvih ribozima koji se otkrivaju i sastoji se od proteina i RNA. Sudjeluje u stvaranju molekula prijenosne RNA počevši od većih prekursora.

Značajke katalize

Ribozimi su katalitičke molekule RNA koje su sposobne ubrzati reakcije prijenosa fosforilne skupine na red veličine od 10.5 do 1011.

Pokazalo se da u laboratorijskim pokusima sudjeluju u drugim reakcijama, kao što je transesterifikacija fosfata.

Vrste ribozima

Postoji pet klasa ili vrsta ribozima: tri od njih sudjeluju u reakcijama koje se same modificiraju, dok preostale dvije (ribonaza P i ribosomska RNA) koriste drugačiji supstrat u katalitičkoj reakciji. Drugim riječima, molekula koja nije katalitička RNA.

Introni iz skupine I

Ovaj tip introna je pronađen u mitohondrijskim genima parazita, gljivica, bakterija i čak virusa (kao što je bakteriofag T4).

Na primjer, u protozojskim vrstama Tetrahymena thermofila, intron je uklonjen iz ribosomalnog RNA prekursora u nizu koraka: prvo, nukleozid ili nukleozid gvanozina reagira s fosfodiesterskom vezom koja povezuje intron s reakcijom ekson-transesterifikacije.

Zatim, slobodni egzon izvodi istu reakciju u egzon-intron fosfodiesterskoj vezi na kraju skupine akceptora introna..

Introni iz skupine II

Introni iz skupine II poznati su kao "autoempalme", ​​budući da su te RNA sposobne za samo-vezanje. Introni te kategorije nalaze se u prekursorima mitohondrijske RNA u lozi gljiva.

Skupine I i II i ribonukleaze P (vidi dolje) su ribozimi karakterizirani time da su velike molekule, mogu dostići i do nekoliko stotina nukleotida u dužini, te tvoriti kompleksne strukture.

Introni iz skupine III

Introni iz skupine III nazivaju se "autokortabilnom" RNK i identificirani su u patogenim virusima biljaka.

Ove RNA imaju posebnost da se mogu rezati u reakciji sazrijevanja genomskih RNA, počevši od prekursora s mnogim jedinicama.

U ovoj skupini je jedan od najpopularnijih i istraživanih ribozima: ribozim čekić. To se nalazi u zaraznim ribonukleinskim agensima biljaka, nazvanim viroidima.

Ovi agensi zahtijevaju da se proces samokože razmnožava i proizvodi nekoliko svojih kopija u kontinuiranom RNA lancu.

Viroidi moraju biti odvojeni jedan od drugoga, a ova reakcija katalizirana je RNA sekvencom koja se nalazi na obje strane područja vezanja. Jedna od tih sekvenci je "glava čekića" i nazvana je zbog sličnosti njegove sekundarne strukture s ovim instrumentom.

Ribonukleaza P

Četvrti tip ribozima nastaju i od RNA molekula i od proteina. U ribonukleazama je struktura RNA ključna za provođenje katalitičkog procesa.

U staničnom okruženju, ribonukleaza P djeluje na isti način kao i proteinski katalizatori, rezanjem prijenosnih RNK ​​prekursora kako bi se dobio zreli 5 'kraj.

Ovaj kompleks može izvršiti prepoznavanje motiva čije se sekvence nisu mijenjale tijekom evolucije (ili su se vrlo malo promijenile) prekursora RNK prijenosa. Za vezanje supstrata s ribozimom, on ne koristi opsežno komplementarnost između baza.

Oni se razlikuju od prethodne skupine (ribozimi glave čekića) i RNA slični ovome, konačnim proizvodom rez: ribonukleaza proizvodi 5 'krajnji fosfat.

Bakterijski ribosom

Studije strukture ribosoma bakterija omogućile su zaključak da to također ima svojstva ribozima. Mjesto odgovorno za katalizu nalazi se u 50S podjedinici.

Evolucijske implikacije ribozima

Otkriće RNA s katalitičkim kapacitetima dovelo je do stvaranja hipoteza koje se odnose na podrijetlo života i njegovu evoluciju u početnim stadijima.

Ova molekula je osnova hipoteze o "primitivnom RNA svijetu". Nekoliko autora podržava hipotezu da je prije milijardu godina život morao početi s određenom molekulom koja ima sposobnost katalizirati vlastite reakcije..

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

reference

  1. Devlin, T. M. (2004). Biokemija: udžbenik s kliničkom primjenom. Preokrenuo sam.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., i Nübel, C. (2016). Trideset i pet godina istraživanja ribozima i kataliza nukleinske kiseline: gdje danas stojimo? F1000Istraživanje, 5, F1000 Fakultet Rev-1511.
  3. Strobel, S.A. (2002). Ribozim / katalitička RNA. Enciklopedija molekularne biologije.
  4. Voet, D., Voet, J.G., & Pratt, C.W. (2014). Osnove biokemije. Ed Panamericana Medical.
  5. Walter, N.G. i Engelke, D.R. (2002). Ribozimi: katalitički RNA koji režu stvari, prave stvari i rade čudne i korisne poslove. Biolog (London, Engleska), 49(5), 199.
  6. Watson, J.D. (2006). Molekularna biologija gena. Ed Panamericana Medical.