Ribozymes egenskaper og typer



den ribozymer de er RNA (ribonukleinsyre) med katalytisk kapasitet, det vil si i stand til å akselerere de kjemiske reaksjonene som oppstår i organismen. Noen ribozymer kan fungere alene, mens andre trenger tilstedeværelse av et protein for effektivt å utføre katalysen.

Ribozymer oppdaget til nå er involvert i generasjonsreaksjonene av overførings-RNA-molekyler og i reaksjonene av skjøting: transesterifisering involvert i fjerning av introner fra RNA-molekyler, enten messenger, transfer eller ribosomal. Avhengig av deres funksjon, er de klassifisert i fem grupper.

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

I tillegg bruker så mange virus RNA som et genetisk materiale, og mange av dem er katalytiske. Derfor tilbyr ribozymer muligheter for opprettelse av narkotika som forsøker å angripe disse katalysatorene.

index

  • 1 Historisk perspektiv
  • 2 Kjennetegn ved katalyse
  • 3 Typer ribozymer
    • 3.1 Introns av gruppe I
    • 3.2 Introns av gruppe II
    • 3.3 Introns av gruppe III
    • 3,4 ribonuklease P
    • 3,5 bakteriell 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 tyve aminosyrer - hver med forskjellige fysiske og kjemiske egenskap - noe som tillater dem å bli gruppert i en rekke komplekse strukturer som for eksempel alfa-helikser og beta-ark.

I 1981 oppdaget oppdagelsen av det første ribozymet, og endte paradigmet at de eneste biologiske molekylene som er i stand til å utføre katalyse, er proteiner..

Enzymernes strukturer gjør det mulig å ta et substrat og omdanne det til et bestemt produkt. RNA-molekyler har også denne evnen til å brette og katalysere reaksjoner.

Faktisk er strukturen av et ribozym er som minner om et enzym, med alle dens mest fremtredende deler, som det aktive sete, substratet bindingssetet, og kofaktor-bindingssetet.

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

Kjennetegn ved katalysen

Ribozymer er katalytiske RNA-molekyler som er i stand til å akselerere overføringsreaksjonene av fosforylgruppen ved størrelsesordninger på 10.5 til 1011.

I laboratorieforsøk har de også blitt vist å delta i andre reaksjoner, som for eksempel omestering av fosfat.

Typer ribozymer

Det finnes fem klasser eller typer av ribozymer: tre av disse reaksjoner som er involvert i automodification, mens de to gjenværende (ribonuklease P og ribosomalt RNA) ved hjelp av et annet substrat i den katalytiske reaksjon. Med andre ord, et annet molekyl enn katalytisk RNA.

Introns av gruppe I

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

For eksempel, i protozoan av arten Tetrahymena thermofila, et intron blir fjernet ribosomalt RNA forstadium i en serie trinn: først, et nukleotid eller en nukleosid guanosin reagerer med fosfodiesterbinding å slutte seg til intron-ekson - transforestringsreaksjon.

Deretter utfører den frie exon den samme reaksjonen i exon-intron fosfodiesterbindingen på slutten av intron-acceptorgruppen.

Introns av gruppe II

Intronene i gruppe II er kjent som "autoempalme", ​​siden disse RNAene er i stand til selvbindende. Introns av den kategorien finnes i forløperne til mitokondriell RNA i svinestammen.

Gruppene I og II og P ribonukleaser (se nedenfor) er karakterisert ved å være ribozymer store molekyler, kan nå opp til flere hundre nukleotider i lengde, og danner komplekse strukturer.

Introns av gruppe III

Intronene i gruppe III kalles "autokortabel" RNA og har blitt identifisert i plantens patogene virus.

Disse RNAene har det særegne ved å være i stand til å kutte seg i modningsreaksjonen av de genomiske RNAene, utgående fra forløpere med mange enheter.

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

Disse midlene krever selvspaltingsprosessen for å formere seg og produsere flere kopier av seg selv i en kontinuerlig RNA-kjede.

Viroidene må skilles fra hverandre, og denne reaksjonen blir katalysert av RNA-sekvensen som finnes på begge sider av bindingsområdet. En av disse sekvensene er "hammerhead" og er oppkalt etter likheten av den sekundære strukturen til dette instrumentet.

Ribonuklease P

Den fjerde typen ribozymer er dannet av både RNA-molekyler og proteiner. I ribonukleaser er RNA-strukturen avgjørende for å utføre den katalytiske prosessen.

I cellemiljøet virker ribonuklease P på samme måte som proteinkatalysatorer ved å kutte overførings-RNA-forløpere for å generere en moden 5'-ende.

Dette komplekset kan utføre anerkjennelsen av motiver hvis sekvenser ikke har endret seg i løpet av evolusjonen (eller har endret seg svært lite) av overførings-RNA-forløpere. For å binde substratet med ribozymet, bruker det ikke i stor grad komplementariteten mellom basene.

De avviker fra den forrige gruppen (hammerhead ribozymes) og RNA ligner dette ved sluttproduktet av kuttet: ribonuklease produserer en 5'-ende fosfat.

Bakteriell ribosom

Studier av strukturen av bakteriens ribosom har gitt anledning til å konkludere at dette også har egenskaper av ribozym. Nettstedet som er ansvarlig for katalysen ligger i 50S-underenheten.

Evolusjonære implikasjoner av ribozymer

Oppdagelsen av RNA med katalytisk kapasitet har gitt anledning til generering av hypoteser relatert til livets opprinnelse og dens utvikling i begynnende stadier.

Dette molekylet er grunnlaget for den "primitive RNA world" -hypotesen. Flere forfattere støtter hypotesen om at for millioner av år siden måtte livet starte med et bestemt molekyl som har evne til å katalysere sine egne reaksjoner.

Således synes ribozymer å være potensielle kandidater for disse molekylene som oppsto de første livsformer.

referanser

  1. Devlin, T. M. (2004). Biokjemi: lærebok med kliniske anvendelser. Jeg reverserte.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Trettiifem års forskning på ribozymer og nukleinsyre katalyse: hvor står vi i dag? F1000Research, 5, F1000 Fakultet Rev-1511.
  3. Strobel, S. A. (2002). Ribozym / katalytisk RNA. Encyclopedia of Molecular Biology.
  4. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2014). Grunnlag for biokjemi. Ed. Panamericana Medical.
  5. Walter, N.G., & Engelke, D.R. (2002). Ribozymer: katalytiske RNAer som kutter ting, gjør ting, og gjør merkelige og nyttige jobber. Biolog (London, England), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Molekylærbiologi av genet. Ed. Panamericana Medical.