Charakteristiky a typy Ribozymů



ribozymy jsou to RNA (ribonukleová kyselina) s katalytickou kapacitou, která je schopna urychlit chemické reakce, které se vyskytují v organismu. Některé ribozymy mohou působit samostatně, zatímco jiné vyžadují přítomnost proteinu, aby účinně prováděly katalýzu.

Dosud objevené ribozymy se podílejí na generačních reakcích molekul transferové RNA a na reakcích spojování: transesterifikace účastnící se odstranění intronů z molekul RNA, ať už messenger, transfer nebo ribozom. V závislosti na jejich funkci jsou rozděleny do pěti skupin.

Objev ribozymů vzbudil zájem mnoha biologů. Tyto katalytické RNA byly navrženy jako potenciální kandidáty na molekuly, které možná vedly ke vzniku prvních forem života.

Navíc, protože mnoho virů používá RNA jako genetický materiál a mnohé z nich jsou katalytické. Proto ribozymy nabízejí příležitosti pro tvorbu léků, které se snaží tyto katalyzátory napadnout.

Index

  • 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 Odkazy

Historická perspektiva

Po mnoho let se věřilo, že jedinou molekulou schopnou účastnit se biologické katalýzy jsou proteiny.

Proteiny se skládají z dvaceti aminokyselin - každá s různými fyzikálními a chemickými vlastnostmi - které umožňují, aby byly seskupeny do široké škály složitých struktur, jako jsou alfa helices a beta listy.

V roce 1981, objev prvního ribozyme nastal, končit paradigma že jediné biologické molekuly schopné provádění katalýza jsou bílkoviny..

Struktury enzymů umožňují odebrat substrát a transformovat 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 kofaktoru..

RNAza P byla jedním z prvních objevených ribozymů a sestává z proteinů i RNA. Podílí se na tvorbě molekul transferových RNA počínaje většími prekurzory.

Charakteristika katalýzy

Ribozymy jsou katalytické molekuly RNA schopné urychlit přenosové reakce fosforylové skupiny o řádově 10.5 do 1011.

V laboratorních experimentech se také ukázalo, že se účastní dalších reakcí, jako je transesterifikace fosfátu.

Typy ribozymů

Existuje pět tříd nebo typů ribozymů: tři z nich se účastní samo-modifikujících reakcí, zatímco zbývající dvě (ribonáza P a ribozomální RNA) používají v 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 (jako je bakteriofág T4)..

Například v protozou druhu Tetrahymena thermofila, intron je odstraněn z prekurzoru ribozomální RNA v sérii kroků: nejprve nukleosid nebo guanosinový nukleosid reaguje s fosfodiesterovou vazbou spojující intron s exon-transesterifikační reakcí.

Pak volný exon provede stejnou reakci v fosfonové vazbě exon-intron na konci skupiny akceptorů intronu..

Introny skupiny II

Introny skupiny II jsou známé jako "autoempalme", ​​protože tyto RNA jsou schopny se samy vázat. Introny této kategorie se nacházejí v prekurzorech mitochondriální RNA v linii hub.

Skupiny I a II a ribonukleázy P (viz níže) jsou ribozymy charakterizované tím, že jsou velké molekuly, mohou dosahovat délky až několika set nukleotidů a tvoří složité struktury.

Introny skupiny III

Introny ze skupiny III se nazývají "autocortable" RNA a byly identifikovány v patogenních virech rostlin.

Tyto RNA mají zvláštnost, že jsou schopny se samy rozřešit v maturační reakci genomických RNA, počínaje prekurzory s mnoha jednotkami..

V této skupině je jeden z nejpopulárnějších a nejznámějších ribozymů: ribozym hammerhead. To se nachází v infekčních ribonukleových činidlech rostlin, zvaných viroidy.

Tato činidla vyžadují, aby se proces samočinného štěpení rozmnožoval a produkoval několik kopií v kontinuálním řetězci RNA.

Viroidy musí být od sebe odděleny a tato reakce je katalyzována sekvencí RNA na obou stranách vazebné oblasti. Jedna z těchto sekvencí je "hammerhead" a je pojmenována pro podobnost své sekundární struktury s tímto nástrojem.

Ribonukleáza P

Čtvrtý typ ribozymů je tvořen jak RNA molekulami, tak proteiny. V ribonukleázách je struktura RNA životně důležitá pro provádění katalytického procesu.

V buněčném prostředí ribonukleáza P působí stejným způsobem jako proteinové katalyzátory tím, že redukuje transfery prekurzorů RNA za účelem vytvoření zralého 5 'konce.

Tento komplex je schopen provádět rozpoznávání motivů, jejichž sekvence se v průběhu evoluce nezměnily (nebo se změnily jen velmi málo) prekurzorů transferové RNA. Aby se substrát navázal na ribozym, nevyužívá extenzivně komplementaritu mezi bázemi.

Liší se od předchozí skupiny (ribozymy hammerhead) a RNA podobné tomuto výslednému produktu řezu: ribonukleáza produkuje 5 'konec fosfátu.

Bakteriální ribozom

Studie struktury ribozomu bakterií umožnily dospět k závěru, že to má také vlastnosti ribozymu. Místo zodpovědné za katalýzu je umístěno v podjednotce 50S.

Evoluční důsledky ribozymů

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

Tato molekula je základem hypotézy "primitivního světa RNA". Několik autorů podporuje hypotézu, že před miliardami let musel život začínat určitou molekulou, která má schopnost katalyzovat vlastní reakce.

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

Odkazy

  1. Devlin, T. M. (2004). Biochemie: učebnice s klinickými aplikacemi. Obrátil jsem se.
  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 Fakulta Rev-1511.
  3. Strobel, S. A. (2002). Ribozym / katalytická RNA. Encyklopedie molekulární biologie.
  4. Voet, D., Voet, J.G., & Pratt, C. W. (2014). Základy biochemie. Panamericana Medical.
  5. Walter, N.G., & Engelke, D.R. (2002). Ribozymy: katalytické RNA, které dělají věci, dělají věci a dělají zvláštní a užitečné práce. Biolog (Londýn, Anglie), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Molekulární biologie genu. Panamericana Medical.