Ciri-ciri dan jenis Ribozymes



The ribozymes mereka adalah RNA (asid ribonukleat) dengan kapasiti pemangkin, iaitu mampu mempercepat tindak balas kimia yang berlaku di dalam organisma. Sesetengah ribozim boleh bertindak sendiri, sementara yang lain memerlukan kehadiran protein untuk melaksanakan pemangkinan secara berkesan.

Ribozymes yang ditemui sehingga kini terlibat dalam reaksi generasi pemindahan molekul RNA dan dalam tindak balas splicing: transesterifikasi yang terlibat dalam penghapusan introns dari molekul RNA, sama ada utusan, pemindahan atau ribosom. Bergantung kepada fungsi mereka, mereka diklasifikasikan kepada lima kumpulan.

Penemuan ribozim telah menimbulkan minat ramai ahli biologi. RNA pemangkin ini telah dicadangkan sebagai calon yang berpotensi untuk molekul-molekul yang, mungkin, menimbulkan bentuk kehidupan pertama.

Di samping itu, kerana banyak virus menggunakan RNA sebagai bahan genetik dan banyak daripada mereka adalah pemangkin. Oleh itu, ribozim menawarkan peluang untuk penciptaan ubat-ubatan yang berusaha menyerang pemangkin ini.

Indeks

  • 1 Perspektif sejarah
  • 2 Ciri-ciri pemangkinan
  • 3 Jenis ribozim
    • 3.1 Strategi kumpulan I
    • 3.2 Strategi kumpulan II
    • 3.3 Strategi kumpulan III
    • 3.4 Ribonuclease P
    • 3.5 Ribosom bakteria
  • 4 Implikasi evolusi ribozim
  • 5 Rujukan

Perspektif sejarah

Selama bertahun-tahun ia dipercayai bahawa satu-satunya molekul yang mampu menyertai pemangkinan biologi adalah protein.

Protein terdiri daripada dua puluh asid amino - masing-masing dengan sifat fizikal dan kimia yang berbeza - yang membolehkan mereka dikumpulkan ke dalam pelbagai struktur kompleks, seperti helai alpha dan helaian beta.

Pada tahun 1981, penemuan ribozyme pertama berlaku, mengakhiri paradigma bahawa satu-satunya molekul biologi yang mampu menjalankan pemangkinan adalah protein..

Struktur enzim membenarkan penggunaan substrat dan mengubahnya menjadi produk tertentu. Molekul RNA juga mempunyai keupayaan ini untuk melipat dan memangkinkan tindak balas.

Sebenarnya, struktur ribozyme menyerupai enzim, dengan semua bahagiannya yang paling menonjol, seperti tapak aktif, tapak pengikat substrat, dan tapak pengikat cofactor..

RNAse P adalah salah satu ribozim yang pertama ditemui dan terdiri daripada kedua-dua protein dan RNA. Ia menyertai generasi penukaran molekul RNA bermula dari prekursor yang lebih besar.

Ciri-ciri pemangkinan

Ribozymes adalah molekul RNA pemangkin yang mampu mempercepatkan tindak balas pemindahan kumpulan fosforil dengan pesanan magnitud 10.5 kepada 1011.

Dalam eksperimen makmal, mereka juga telah ditunjukkan untuk mengambil bahagian dalam tindak balas lain, seperti transesterifikasi fosfat.

Jenis ribozim

Terdapat lima kelas atau jenis ribozim: tiga daripadanya mengambil bahagian dalam tindak balas perubahan diri, manakala baki dua (ribonase P dan ribosom RNA) menggunakan substrat yang berbeza dalam tindak balas pemangkin. Dalam erti kata lain, molekul selain daripada RNA pemangkin.

Introns kumpulan I

Jenis intron ini telah dijumpai dalam gen mitokondria parasit, kulat, bakteria dan juga virus (seperti bakteriofag T4).

Sebagai contoh, dalam spesies protozoan Tetrahymena thermofila, sebuah intron dikeluarkan dari prekursor RNA ribosom dalam beberapa langkah: pertama, nukleosida atau nukleosida guanosine bereaksi dengan ikatan fosfodiester yang menghubungkan intron dengan reaksi transesterifikasi exon.

Kemudian, exon bebas melakukan tindak balas yang sama dalam ikatan phosphodiester exon-intron pada akhir kumpulan penerima intron.

Introns kumpulan II

Intron kumpulan II dikenali sebagai "autoempalme", ​​kerana RNA ini mampu mengikat diri. Intron dalam kategori itu didapati dalam prekursor RNA mitokondria dalam garis keturunan kulat.

Kumpulan I dan II dan ribonucleases P (lihat di bawah) adalah ribozim yang disifatkan sebagai molekul yang besar, boleh mencapai sehingga beberapa ratus nukleotida panjang, dan membentuk struktur kompleks.

Introns kumpulan III

Intron kumpulan III dipanggil "autocortable" RNA dan telah dikenal pasti dalam virus tumbuhan patogenik.

RNA ini mempunyai keunikan yang mampu memotong diri mereka dalam reaksi kematangan RNA genomik, bermula dari prekursor dengan banyak unit.

Dalam kumpulan ini adalah salah satu ribozim yang paling popular dan dipelajari: hammerhead ribozyme. Ini terdapat dalam ejen ribonucleik berjangkit, dipanggil viroid.

Ejen-ejen ini memerlukan proses membelah diri untuk menyebarkan dan menghasilkan beberapa salinan diri mereka dalam rangkaian RNA yang berterusan.

Viroid mesti dipisahkan antara satu sama lain, dan tindak balas ini dipangkin oleh urutan RNA yang terdapat di kedua-dua belah rantau mengikat. Salah satu urutan ini ialah "hammerhead" dan dinamakan untuk kesamaan struktur sekundernya kepada instrumen ini.

Ribonuclease P

Jenis ribozim keempat dibentuk oleh kedua-dua molekul RNA dan protein. Dalam ribonucleases, struktur RNA adalah penting untuk menjalankan proses pemangkin.

Dalam persekitaran selular, ribonuclease P bertindak dengan cara yang sama seperti pemangkin protein, dengan memotong pendahulunya RNA pemindahan untuk menjana akhir 5 'matang.

Kompleks ini dapat melaksanakan pengiktirafan motif yang mana urutannya tidak berubah dalam proses evolusi (atau telah berubah sedikit) dari prekursor RNA pemindahan. Untuk mengikat substrat dengan ribozyme, ia tidak menggunakan pelengkap antara asas.

Mereka berbeza daripada kumpulan terdahulu (ribozymes kepala) dan RNA yang serupa dengan ini, oleh produk terakhir potongan: ribonuclease menghasilkan 5 'fosfat akhir.

Ribosom bakteria

Kajian tentang struktur ribosom bakteria telah membuktikan bahawa ini juga mempunyai sifat ribozim. Laman web yang bertanggungjawab untuk pemangkinan terletak di subunit 50S.

Implikasi evolusi ribozim

Penemuan RNA dengan kapasiti pemangkin telah menimbulkan generasi hipotesis yang berkaitan dengan asal usul hidup dan evolusinya pada peringkat awal.

Molekul ini adalah asas dari "hipotesis dunia" primitif RNA. Beberapa penulis menyokong hipotesis bahawa, berbilion tahun yang lalu, kehidupan terpaksa bermula dengan molekul tertentu yang mempunyai keupayaan untuk memangkinkan tindak balasnya sendiri.

Oleh itu, ribozymes kelihatan calon berpotensi untuk molekul-molekul ini yang berasal dari bentuk kehidupan pertama.

Rujukan

  1. Devlin, T. M. (2004). Biokimia: buku teks dengan aplikasi klinikal. Saya balik.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Tiga puluh lima tahun penyelidikan ke ribozim dan pemangkin asid nukleik: di manakah kita berdiri hari ini?. F1000Research, 5, F1000 Fakulti Rev-1511.
  3. Strobel, S. A. (2002). Riboid Ribozyme / Catalytic. Ensiklopedia Biologi Molekul.
  4. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2014). Asas Biokimia. Ed. Panamericana Medical.
  5. Walter, N. G., & Engelke, D. R. (2002). Ribozymes: RNA pemangkin yang memotong benda, membuat benda, dan melakukan pekerjaan yang ganjil dan berguna. Ahli biologi (London, England), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Biologi molekul gen. Ed. Panamericana Medical.