Značilnosti in vrste ribozimov



The ribozimi so RNA (ribonukleinska kislina) s katalitično zmogljivostjo, ki je sposobna pospešiti kemijske reakcije, ki se pojavljajo v organizmu. Nekateri ribozimi lahko delujejo sami, medtem ko drugi potrebujejo prisotnost beljakovin za učinkovito izvajanje katalize.

Do sedaj odkrite ribozime sodelujejo pri reakcijah prenosnih molekul RNA in reakcijah spajanje: transesterifikacija, vključena v odstranitev intronov iz molekul RNA, bodisi sel, prenos ali ribosom. Glede na njihovo funkcijo so razvrščeni v pet skupin.

Odkritje ribozimov je vzbudilo zanimanje mnogih biologov. Te katalitične RNA so bile predlagane kot potencialni kandidati za molekule, ki so verjetno povzročile prve oblike življenja..

Poleg tega mnogi virusi kot genetski material uporabljajo RNA in mnogi izmed njih so katalitični. Zato ribozimi ponujajo možnosti za ustvarjanje zdravil, ki poskušajo napadati te katalizatorje.

Indeks

  • 1 Zgodovinska perspektiva
  • 2 Značilnosti katalize
  • 3 Vrste ribozimov
    • 3.1 Introna skupine I
    • 3.2 Introni skupine II
    • 3.3 Introni III. Skupine
    • 3.4 Ribonukleaza P
    • 3.5 Bakterijski ribosom
  • 4 Evolucijske posledice ribozimov
  • 5 Reference

Zgodovinska perspektiva

Že vrsto let je veljalo, da so edine molekule, ki so sposobne sodelovati pri biološki katalizi, beljakovine.

Beljakovine so sestavljene iz dvajsetih aminokislin - vsaka z različnimi fizikalnimi in kemičnimi lastnostmi -, ki jim omogočajo, da se združijo v široko paleto kompleksnih struktur, kot so alfa heliki in beta listi..

Leta 1981 je prišlo do odkritja prvega ribozima, ki je končal paradigmo, da so edine biološke molekule, ki so sposobne izvajati katalizo, beljakovine..

Strukture encimov omogočajo jemanje substrata in njegovo preoblikovanje v določen proizvod. RNA molekule imajo tudi to sposobnost, da zložijo in katalizirajo reakcije.

Struktura ribozima je dejansko podobna strukturi encima, z vsemi njegovimi najvidnejšimi deli, kot so aktivno mesto, mesto vezave substrata in mesto kofaktorja..

RNAse P je bil eden prvih ribozimov, ki jih je bilo mogoče odkriti in je sestavljen iz proteinov in RNA. Sodeluje pri nastajanju prenosnih RNA molekul, začenši z večjimi prekurzorji.

Značilnosti katalize

Ribozimi so katalitske molekule RNA, ki so sposobne pospešiti prenosne reakcije fosforilne skupine z velikostjo 10.5 do 1011.

V laboratorijskih poskusih je bilo dokazano, da sodelujejo tudi pri drugih reakcijah, kot je transesterifikacija fosfata.

Vrste ribozimov

Obstaja pet razredov ali tipov ribozimov: tri od teh sodelujejo v samomodificiranih reakcijah, medtem ko preostala dva (ribonaza P in ribosomska RNA) uporabljata drugačen substrat v katalitični reakciji. Z drugimi besedami, molekula, ki ni katalitska RNA.

Introni skupine I

Ta vrsta intronov je bila najdena v mitohondrijskih genih parazitov, gliv, bakterij in celo virusov (kot je bakteriofag T4)..

Na primer, v protozoah vrste Tetrahymena thermofila, intron je odstranjen iz prekosorja ribosomske RNA v seriji korakov: prvič, nukleozid ali gvanozin nukleozid reagira s fosfodiestrsko vezjo, ki povezuje intron z reakcijo ekson-transesterifikacije.

Nato prosti ekson izvede isto reakcijo v ekson-intron fosfodiestrski vezi na koncu akceptorske skupine za intron..

Introni iz skupine II

Introni iz skupine II so znani kot "autoempalme", ​​ker so te RNA sposobne samo-vezave. Introni te kategorije najdemo v prekurzorjih mitohondrijske RNA v rodu gliv.

Skupine I in II ter ribonukleaze P (glej spodaj) so ribozimi, za katere so značilne velike molekule, lahko dosežejo do nekaj sto nukleotidov v dolžino in tvorijo kompleksne strukture..

Introni skupine III

Introni skupine III se imenujejo "avtokortibilna" RNA in so bili identificirani v patogenih virusih rastlin.

Te RNA imajo posebnost, da se lahko same odrežejo v reakciji zorenja genomskih RNA, začenši s prekurzorji z veliko enotami.

V tej skupini je eden izmed najbolj priljubljenih in raziskanih ribozimov: ribozimov kladiv. To najdemo v infekcioznih ribonukleinskih sredstvih rastlin, imenovanih viroidi.

Ta sredstva zahtevajo, da se samocelilni proces razmnožuje in proizvede več kopij v kontinuirani RNA verigi.

Viroide je treba ločiti drug od drugega in to reakcijo katalizira sekvenca RNA na obeh straneh vezivne regije. Ena od teh sekvenc je "kladivca" in je poimenovana po podobnosti njene sekundarne strukture s tem instrumentom.

Ribonukleaza P

Četrto vrsto ribozimov tvorijo molekule RNA in beljakovine. V ribonukleazah je struktura RNA ključnega pomena za izvedbo katalitičnega procesa.

V celičnem okolju ribonukleaza P deluje na enak način kot beljakovinski katalizatorji, tako da prenašajo prekurzorje prenosne RNA, da se ustvari zrel 5 'konec.

Ta kompleks lahko izvede prepoznavanje motivov, katerih zaporedja se med evolucijo niso spremenila (ali so se spremenila zelo malo) prekurzorjev prenosne RNA. Za vezavo substrata z ribozimom ne uporablja obsežno komplementarnost med bazami.

Razlikujejo se od prejšnje skupine (ribozimi glave kladiva) in RNA, podobne tej, s končnim produktom reza: ribonukleaza proizvaja 5 'končni fosfat.

Bakterijski ribosom

Študije o strukturi ribosoma bakterij so omogočile ugotovitev, da ima to tudi lastnosti ribozima. Mesto, ki je odgovorno za katalizo, se nahaja v podenoti 50S.

Evolucijske posledice ribozimov

Odkritje RNK s katalitičnimi zmogljivostmi je povzročilo nastanek hipotez, povezanih s poreklom življenja in njegovim razvojem v začetnih fazah.

Ta molekula je osnova hipoteze "primitivnega RNA sveta". Več avtorjev podpira hipotezo, da je moralo pred več milijardami let življenje začeti z določeno molekulo, ki ima sposobnost katalizirati svoje lastne reakcije..

Zdi se, da so ribozimi potencialni kandidati za te molekule, ki izvirajo iz prvih oblik življenja.

Reference

  1. Devlin, T. M. (2004). Biokemija: učbenik s kliničnimi aplikacijami. Obrnil sem se.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Petintrideset let raziskav ribozimov in kataliza nukleinskih kislin: kje smo danes? F1000Raziskava, 5, F1000 Fakulteta Rev-1511.
  3. Strobel, S. A. (2002). Ribozim / katalitska RNA. Enciklopedija molekularne biologije.
  4. Voet, D., Voet, J.G., & Pratt, C.W. (2014). Osnove biokemije. Ed Panamericana Medical.
  5. Walter, N.G. in Engelke, D.R. (2002). Ribozimi: katalitične RNA, ki režejo stvari, ustvarjajo stvari in delajo čudne in koristne naloge. Biolog (London, Anglija), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Molekularna biologija gena. Ed Panamericana Medical.