Vlastnosti a typy ribozymů

4241
David Holt

The ribozymy Jsou to RNA (kyselina ribonukleová) s katalytickou kapacitou, to znamená, že jsou schopny urychlit chemické reakce, ke kterým dochází v těle. Některé ribozymy mohou působit osamoceně, zatímco jiné vyžadují pro účinnou katalýzu přítomnost proteinu..

Dosud objevené ribozymy se účastní reakcí generování molekul transferové RNA a reakcí DNA sestřih: transesterifikace zapojená do odstraňování intronů z molekul RNA, ať už messengerových, transferových nebo ribozomálních. Podle jejich funkce jsou rozděleny do pěti skupin.

Zdroj: Autor Frédéric Dardel [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) nebo CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], z Wikimedia Commons

Objev ribozymů vzbudil zájem mnoha biologů. Tyto katalytické RNA byly navrženy jako potenciální kandidát na molekuly, které pravděpodobně vedly k vzniku prvních forem života..

Stejně jako mnoho virů používají RNA jako genetický materiál a mnoho z nich je katalytických. Ribozymy proto nabízejí příležitosti pro tvorbu léků, které se snaží útočit na tyto katalyzátory..

Rejstřík článků

  • 1 Historická perspektiva
  • 2 Charakteristika katalýzy
  • 3 typy ribozymů
    • 3.1 Introny skupiny I
    • 3.2 Introny skupiny II
    • 3.3 Introny skupiny III
    • 3.4 Ribonukleáza P
    • 3.5 Bakteriální ribozom
  • 4 Evoluční důsledky ribozymů
  • 5 Reference

Historická perspektiva

Po mnoho let se věřilo, že jediné molekuly schopné účastnit se biologické katalýzy jsou proteiny.

Proteiny jsou tvořeny dvaceti aminokyselinami - každá s různými fyzikálními a chemickými vlastnostmi - které jim umožňují seskupovat se do široké škály složitých struktur, jako jsou alfa helixy a beta listy..

V roce 1981 došlo k objevu prvního ribozymu, který ukončil paradigma, že jediné biologické molekuly schopné katalyzovat jsou proteiny..

Struktury enzymů umožňují přijmout substrát a přeměnit ho na určitý produkt. Molekuly RNA mají také tuto schopnost skládat a katalyzovat reakce..

Ve skutečnosti se struktura ribozymu podobá struktuře enzymu se všemi jeho nejvýznamnějšími částmi, jako je aktivní místo, vazebné místo pro substrát a vazebné místo pro kofaktor..

RNAáza P byla jedním z prvních objevených ribozymů a skládá se z proteinů i RNA. Podílí se na generování molekul transferové RNA počínaje od větších prekurzorů..

Charakteristika katalýzy

Ribozymy jsou katalytické molekuly RNA schopné urychlit reakce přenosu fosforylových skupin řádově o velikosti 105 do 10jedenáct.

V laboratorních experimentech se také prokázalo, že se účastní dalších reakcí, jako je transesterifikace fosfátů..

Druhy ribozymů

Existuje pět tříd nebo typů ribozymů: tři z nich se účastní samomodifikačních reakcí, zatímco zbývající dvě (ribonukleáza P a ribozomální RNA) používají při katalytické reakci jiný substrát. Jinými slovy, molekula jiná než katalytická RNA.

Introny skupiny I

Tento typ intronů byl nalezen v mitochondriálních genech parazitů, hub, bakterií a dokonce i virů (například bakteriofág T4).

Například v prvoky druhu Tetrahymena thermofila, intron je odstraněn z prekurzoru ribozomální RNA v řadě kroků: nejprve nukleotid nebo nukleosid guanosinu reaguje s fosfodiesterovou vazbou, která spojuje intron s reakcí exon - transesterifikace.

Pak volný exon provede stejnou reakci na fosfodiesterové vazbě exon-intron na konci akceptorové skupiny intronu.

Introny skupiny II

Introny skupiny II jsou známé jako „samosestřihování“, protože tyto RNA jsou schopné samosestavování. Introny v této kategorii se nacházejí v prekurzorech mitochondriální RNA v linii hub..

Skupiny I a II a ribonukleázy P (viz níže) jsou ribozymy charakterizované tím, že jsou velkými molekulami, které mohou dosáhnout až několika stovek nukleotiků a tvoří složité struktury..

Introny skupiny III

Introny skupiny III se nazývají "samořezná" RNA a byly identifikovány v rostlinných patogenních virech..

Tyto RNA mají tu zvláštnost, že se mohou připravit na maturační reakci genomových RNA, počínaje předchůdci s mnoha jednotkami..

V této skupině je jeden z nejpopulárnějších a studovaných ribozymů: ribozym kladivounů. To se nachází v infekčních ribonukleových látkách rostlin, které se nazývají viroidy.

Tato činidla vyžadují proces samoštěpení, aby se šířily a produkovaly více kopií sebe sama v kontinuálním řetězci RNA..

Viroidy musí být od sebe odděleny a tato reakce je katalyzována sekvencí RNA nalezenou na obou stranách spojovací oblasti. Jednou z těchto sekvencí je „kladivová hlava“ a je pojmenována pro podobnost své sekundární struktury s tímto nástrojem..

Ribonukleáza P

Čtvrtý typ ribozymu je tvořen molekulami RNA i proteinů. U ribonukleáz je struktura RNA nezbytná pro provedení katalytického procesu.

V buněčném prostředí působí ribonukleáza P stejným způsobem jako proteinové katalyzátory a štěpí prekurzory transferové RNA, aby vytvořil zralý 5 'konec..

Tento komplex je schopen rozpoznat motivy, jejichž sekvence se během evoluce nezměnily (nebo se změnily jen velmi málo) prekurzorů transferové RNA. K vázání substrátu s ribozymem nevyužívá extenzivně komplementaritu mezi bázemi..

Liší se od předchozí skupiny (kladivounové ribozymy) a RNA podobné této, konečným produktem řezu: ribonukleáza produkuje 5 'fosfátový konec.

Bakteriální ribozom

Studie struktury ribozomu bakterií vedly k závěru, že má také vlastnosti ribozymu. Místo odpovědné za katalýzu se nachází v podjednotce 50S.

Evoluční důsledky ribozymů

Objev RNA s katalytickými kapacitami vedl ke vzniku hypotéz týkajících se původu života a jeho vývoje v počátečních fázích.

Tato molekula je základem pro hypotézu „raného světa RNA“. Několik autorů podporuje hypotézu, že před miliardami let musel život začít s určitou molekulou, která má schopnost katalyzovat své vlastní reakce.

Zdá se tedy, že ribozymy jsou potenciálními kandidáty na tyto molekuly, které vznikly v prvních formách života..

Reference

  1. Devlin, T. M. (2004). Biochemie: Učebnice s klinickými aplikacemi. Obráceně.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Třicet pět let výzkumu ribozymů a katalýzy nukleových kyselin: kde dnes stojíme? F1000Research, 5, F1000 Faculty Rev-1511.
  3. Strobel, S.A. (2002). Ribozym / katalytická RNA. Encyclopedia of Molecular Biology.
  4. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2014). Základy biochemie. Panamerican Medical Ed..
  5. Walter, N. G. a Engelke, D. R. (2002). Ribozymy: katalytické RNA, které štěpí věci, dělají věci a dělají zvláštní a užitečné práce. Biolog (Londýn, Anglie), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Molekulární biologie genu. Panamerican Medical Ed..

Zatím žádné komentáře