RIBOZIMEK: JELLEMZŐK ÉS TÍPUSOK - BIOLÓGIA - 2026

A ribozimok RNS (ribonukleinsav) katalitikus kapacitással képesek felgyorsítani a testben zajló kémiai reakciókat. Egyes ribozimok önmagukban működhetnek, míg mások fehérje jelenlétére van szükség a hatékony katalizáláshoz.

Az eddig felfedezett ribozimok részt vesznek a transzfer RNS-molekulák létrehozásának reakcióiban és a splicing reakciókban: az átészterezés, amelyek részt vesznek az intrák eltávolításában az RNS-molekulákból, legyenek messenger, transzfer vagy riboszómális. Funkciójuktól függően öt csoportba sorolhatók.

Forrás: Frédéric Dardel, a Wikimedia Commonsból

A ribozimek felfedezése sok biológus érdeklődését vonta maga után. Ezeket a katalitikus RNS-ket potenciális jelöltekként javasolták azoknak a molekuláknak, amelyek esetleg az első életformák kialakulásához vezettek.

Továbbá, sok vírushoz hasonlóan, RNS-t használnak genetikai anyagként, és ezek közül sok katalitikus. Ezért a ribozimek lehetőséget kínálnak ezeknek a katalizátoroknak a támadását célzó gyógyszerek előállítására.

Történelmi perspektíva

Sok éven keresztül hitték, hogy a biológiai katalízisben részt vevő egyetlen molekula a fehérjék.

A fehérjék húsz aminosavból állnak - amelyek mindegyikének eltérő fizikai és kémiai tulajdonságai vannak -, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy sokféle összetett szerkezetbe csoportosuljanak, mint például alfa-heliklikák és béta-lemezek.

1981-ben felfedezték az első ribozimot, véget vetve annak a paradigmának, miszerint a katalizálni képes egyetlen biológiai molekula a fehérjék.

Az enzimek szerkezete lehetővé teszi egy szubsztrát felvételét és egy bizonyos termékké történő átalakítását. Az RNS-molekuláknak ez a képessége is képes a reakciók hajtogatására és katalizálására.

Valójában a ribozim szerkezete hasonlít egy enzim struktúrájára, annak összes legszembetűnőbb részével, mint például az aktív hely, a szubsztrát kötő hely és a kofaktor kötő hely.

A P RNSáz volt az egyik első felfedezett ribozim, amely mind fehérjékből, mind RNS-ből áll. Részt vesz a transzfer RNS-molekulák előállításában nagyobb prekurzorokból kiindulva.

A katalízis jellemzői

A ribozimok katalitikus RNS-molekulák, melyek képesek a gyorsuló foszforil-csoport transzfer reakciókban nagyságrendekkel 10 ⁵, hogy 10 ^11-.

Laboratóriumi kísérletekben kimutatták, hogy más reakciókban is részt vesznek, mint például a foszfát-átészterezés.

A ribozimok típusai

Öt osztályú vagy típusú ribozim létezik: ezek közül három részt vesz az önmódosító reakciókban, míg a fennmaradó kettő (ribonukleáz P és riboszómális RNS) eltérő szubsztrátot használ a katalitikus reakcióban. Más szavakkal: a katalitikus RNS-től eltérő molekula.

Az I. csoport intrói

Ez a típusú intron megtalálható a paraziták, gombák, baktériumok és még vírusok (például a bakteriofág T4) mitokondriális génjeiben.

Például a Tetrahymena thermofila faj protozoáiban lépések sorozatával eltávolítanak egy intront a riboszómális RNS prekurzorból: először, egy nukleotid vagy guanozin nukleozid reagál a foszfodiészter kötéssel, amely az intronhoz kapcsolódik az exon reakcióval. az átészterezés.

A szabad exon ezután ugyanazt a reakciót hajtja végre az exon-intron foszfodiészter kötéssel, az intron akceptorcsoportjának végén.

II. Csoport introns

A II. Csoportba tartozó intronokat "ön-splicingnek" nevezzük, mivel ezek az RNS-ek képesek ön-splicingre. Az ebbe a kategóriába tartozó intronok megtalálhatók a mitokondriális RNS prekurzorokban a gombás vonalban.

Az I. és a II. Csoport és a P ribonukleázok (lásd alább) ribozimok, amelyek nagy molekulákkal jellemezhetők, amelyek akár több száz nukleotika hosszúságot is elérhetnek, és összetett szerkezeteket képezhetnek.

III. Csoport introns

A III. Csoportba tartozó intronokat "önvágó" RNS-nek nevezzük, és a növényi patogén vírusokban azonosítottuk őket.

Ezeknek az RNS-eknek a sajátossága, hogy képesek levágni magukat a genomi RNS-k érési reakciójában, a sok egységet tartalmazó prekurzorokból kiindulva.

Ebben a csoportban az egyik legnépszerűbb és tanulmányozott ribozim: a hammerhead ribozim. Ez megtalálható a növények ribonukleinális fertőző ágenseiben, úgynevezett viroidokban.

Ezeknek az ágenseknek az önhasítási folyamathoz szükség van önmagának többszörös másolatának terjesztéséhez és folyamatos RNS-láncban történő előállításához.

A viroidokat el kell választani egymástól, és ezt a reakciót a kapcsolódási régió mindkét oldalán található RNS-szekvencia katalizálja. Ezen szekvenciák egyike a „kalapácsfej”, és másodlagos szerkezetének ehhez a műszerhez való hasonlóságára utal.

Ribonukleáz P

A ribozim negyedik típusát RNS és fehérje molekulák alkotják. A ribonukleázokban az RNS szerkezete elengedhetetlen a katalitikus folyamat végrehajtásához.

A sejtes környezetben a P ribonukleáz ugyanúgy viselkedik, mint a fehérjekatalizátorok, levágva a transzfer RNS prekurzorait az érett 5 'vég létrehozása céljából.

Ez a komplex képes felismerni azokat a motívumokat, amelyek szekvenciái nem változtak a transzfer RNS elődeinek evolúciója során (vagy nagyon kevés változást mutattak). A szubsztrátum ribozimmal történő kötéséhez nem használják széles körben a bázisok egymást kiegészítő jellegét.

Eltérnek az előző csoporttól (hammerhead ribozimok) és az ehhez hasonló RNS-ektől a vágás végterméke alapján: a ribonukleáz 5 'foszfátvéget eredményez.

Bakteriális riboszóma

A baktériumok riboszóma szerkezetének vizsgálata arra a következtetésre jutott, hogy a riboszóma tulajdonságai egy ribozimnak is vannak. A katalízisért felelős hely az 50S alegységben található.

A ribozimok evolúciós következményei

A katalitikus kapacitással rendelkező RNS-k felfedezése hipotézisek előállításához vezetett az élet eredetéhez és annak kezdeti szakaszokban történő fejlődéséhez.

Ez a molekula képezi az "RNS korai világa" hipotézis alapját. Számos szerző támogatta azt a hipotézist, miszerint milliárd évvel ezelőtt az életnek egy bizonyos molekulával kellett volna kezdődnie, amely képes a saját reakcióinak katalizálására.

Így úgy tűnik, hogy a ribozimok potenciális jelöltek ezekre a molekulákra, amelyek az élet első formáiból származtak.

Irodalom

1. Devlin, TM (2004). Biokémia: tankönyv klinikai alkalmazásokkal. Megfordítottam.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., és Nübel, C. (2016). Harmadik öt év kutatás a ribozimek és a nukleinsav-katalízis területén: hol állunk ma? F1000Research, 5, F1000 Kar, Rev-1511.
3. Strobel, SA (2002). Ribozim / katalitikus RNS. A molekuláris biológia enciklopédia.
4. Voet, D., Voet, JG és Pratt, CW (2014). A biokémia alapjai. Panamerican Medical Ed.
5. Walter, NG és Engelke, DR (2002). Ribozimek: katalitikus RNS-k, amelyek darabolnak, dolgokat készítenek, és furcsa és hasznos munkákat végeznek. Biológus (London, Anglia), 49 (5), 199.
6. Watson, JD (2006). A gén molekuláris biológiája. Panamerican Medical Ed.