Рибозимние характеристики і типи



The рибозими вони є РНК (рибонуклеїнова кислота) з каталітичною здатністю, тобто здатною прискорювати хімічні реакції, що відбуваються в організмі. Деякі рібозіми можуть діяти самостійно, інші потребують присутності білка для ефективного проведення каталізу.

До теперішнього часу виявлені рібозіми беруть участь у реакціях генерації молекул трансферної РНК і в реакціях сплайсингу: переетерифікації, що беруть участь у видаленні інтронів з молекул РНК, будь то месенджер, трансфер або рибосом. Залежно від їх функції вони класифікуються на п'ять груп.

Відкриття рибозимів викликало інтерес багатьох біологів. Ці каталітичні РНК були запропоновані як потенційний кандидат для молекул, які, можливо, породжували перші форми життя.

Крім того, як багато віруси використовують РНК як генетичний матеріал і багато з них є каталітичними. Тому рібозіми надають можливості для створення лікарських засобів, які прагнуть атакувати ці каталізатори.

Індекс

  • 1 Історична перспектива
  • 2 Характеристики каталізу
  • 3 Види рібозімов
    • 3.1 Інтрони I групи
    • 3.2 Інтрони II групи
    • 3.3 Інтрони III групи
    • 3.4 Рибонуклеаза Р
    • 3.5 Бактеріальна рибосома
  • 4 Еволюційні наслідки рібозімів
  • 5 Посилання

Історична перспектива

Протягом багатьох років вважалося, що єдиними молекулами, здатними брати участь у біологічному каталізі, є білки.

Білки складаються з двадцяти амінокислот - кожен з різними фізичними і хімічними властивостями - що дозволяє їм бути згруповані в найрізноманітніші складні структури, такі як альфа-спіралі і бета-листи..

У 1981 році відбулося відкриття першого рібозіма, що закінчилося парадигмою, що єдиними біологічними молекулами, здатними проводити каталіз, є білки..

Структури ферментів дозволяють брати субстрат і перетворювати його в певний продукт. Молекули РНК також володіють цією здатністю складати і каталізувати реакції.

Фактично, структура рибозима нагадує структуру ферменту, з усіма його найбільш помітними частинами, такими як активний ділянка, ділянка зв'язування субстрату і сайт зв'язування кофактора..

РНКеза Р була однією з перших рібозімів, що були виявлені і складалися як з білків, так і з РНК. Він бере участь у генеруванні молекул трансферної РНК, починаючи з більших попередників.

Характеристики каталізу

Рібозіми є каталітичними молекулами РНК, здатними прискорювати реакції переносу фосфорильної групи на порядки 10.5 до 1011.

У лабораторних експериментах також було показано, що вони беруть участь у інших реакціях, таких як переетерифікації фосфату.

Види рібозімов

Існує п'ять класів або типів рібозімів: три з них беруть участь у реакціях, що самомодифікуються, тоді як інші два (рибоназа Р і рибосомна РНК) використовують інший субстрат в каталітичній реакції. Іншими словами, молекули, відмінні від каталітичної РНК.

Інтрони I групи

Цей тип інтронів виявлено в мітохондріальних генах паразитів, грибів, бактерій і навіть вірусів (таких як бактеріофаг Т4)..

Наприклад, у найпростіших видів Tetrahymena thermofila, інтрон видаляють з попередника рибосомальної РНК послідовно: перший нуклеозид або гуанозиновий нуклеозид реагує з фосфодіефірною зв'язком, що зв'язує інтрон з реакцією екзон-переетерифікації..

Потім вільний екзон виконує таку ж реакцію в екзон-інтронній фосфодіестерній зв'язці в кінці акцепторної групи інтрона..

Інтрони II групи

Інтрони II групи відомі як "автоемпальма", оскільки ці РНК здатні до самозв'язку. Інтрони цієї категорії виявляються в прекурсорах мітохондріальної РНК у лінії грибів.

Групи I і II і рибонуклеази Р (див. Нижче) є рибозимами, що характеризуються великими молекулами, можуть досягати до декількох сотень нуклеотидів в довжину і утворювати складні структури.

Інтрони III групи

Інтрони групи III називаються "автокортируемими" РНК і ідентифіковані в патогенних вірусах рослин.

Ці РНК мають особливу здатність вирізати себе в реакції дозрівання геномних РНК, починаючи з попередників з багатьма одиницями.

У цій групі один з найпопулярніших і вивчених рибозимов: рибозим молот. Це зустрічається в інфекційних рибонуклеїнових агентах рослин, званих віроїдами.

Ці агенти вимагають, щоб процес саморозщеплення розповсюджувався і продукував кілька своїх копій у безперервній ланцюзі РНК.

Віроїди повинні бути відокремлені один від одного, і ця реакція каталізується послідовністю РНК, виявленою по обидві сторони області зв'язування. Однією з таких послідовностей є "молот" і названий за схожістю його вторинної структури з цим інструментом.

Рибонуклеаза Р

Четвертий тип рібозімів утворюється як молекулами РНК, так і білками. У рибонуклеазах структура РНК життєво необхідна для проведення каталітичного процесу.

У клітинній середовищі рибонуклеаза Р діє так само, як і білкові каталізатори, шляхом перерізування прекурсорів РНК для отримання зрілого 5 'кінця.

Цей комплекс здатний виконувати розпізнавання мотивів, послідовності яких не змінювалися в ході еволюції (або змінилися дуже мало) передавачів РНК. Щоб пов'язувати субстрат з рібозімом, він не широко використовує комплементарність між підставами.

Вони відрізняються від попередньої групи (рибозими з молотом) і РНК, подібної до цієї, кінцевим продуктом розрізу: рибонуклеаза продукує 5'-кінцевий фосфат.

Бактеріальна рибосома

Дослідження структури рибосоми бактерій дозволили зробити висновок, що це також має властивості рибозима. Сайт, відповідальний за каталіз, розташований в 50S субодиниці.

Еволюційні наслідки рібозімів

Відкриття РНК з каталітичними можливостями призвело до генерації гіпотез, пов'язаних з походженням життя та його еволюцією на початкових стадіях.

Ця молекула лежить в основі гіпотези «примітивного світу РНК». Кілька авторів підтримують гіпотезу, що мільярди років тому життя повинно було починатися з певної молекули, яка має здатність каталізувати свої власні реакції..

Таким чином, рибозими, здається, є потенційними кандидатами для цих молекул, що виникли з перших форм життя.

Список літератури

  1. Девлін, Т. М. (2004). Біохімія: підручник з клінічними застосуваннями. Я повернувся назад.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Тридцять п'ять років досліджень рібозімів і каталізу нуклеїнових кислот: де ми сьогодні стоїмо? F1000Research, 5, F1000 Факультет Rev-1511.
  3. Strobel, S.A. (2002). Рибозим / каталітична РНК. Енциклопедія молекулярної біології.
  4. Voet, D., Voet, J.G., & Pratt, C.W. (2014). Основи біохімії. Ed. Panamericana Medical.
  5. Вальтер, Н. G., & Engelke, D. R. (2002). Рібозіми: каталітичні РНК, які ріжуть речі, роблять речі і роблять непарні та корисні завдання. Біолог (Лондон, Англія), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Молекулярна біологія гена. Ed. Panamericana Medical.