Charakteristiky a typy Ribozýmov



ribozymy sú to RNA (ribonukleová kyselina) s katalytickou kapacitou, ktorá je schopná urýchliť chemické reakcie, ktoré sa vyskytujú v organizme. Niektoré ribozýmy môžu pôsobiť samostatne, zatiaľ čo iné potrebujú prítomnosť proteínu, aby účinne vykonávali katalýzu.

Ribozýmy, ktoré boli doteraz objavené, sa podieľajú na generačných reakciách molekúl transferovej RNA a na reakciách spájanie: transesterifikácia zahrňujúca odstránenie intrónov z molekúl RNA, či už messenger, transfer alebo ribozóm. V závislosti od ich funkcie sú rozdelené do piatich skupín.

Objav ribozýmov vzbudil záujem mnohých biológov. Tieto katalytické RNA boli navrhnuté ako potenciálny kandidát na molekuly, ktoré pravdepodobne viedli k vzniku prvých foriem života.

Okrem toho, pretože mnoho vírusov používa RNA ako genetický materiál a mnohé z nich sú katalytické. Preto ribozýmy ponúkajú príležitosti na tvorbu liekov, ktoré sa snažia napadnúť tieto katalyzátory.

index

  • 1 Historická perspektíva
  • 2 Charakteristika katalýzy
  • 3 Typy ribozýmov
    • 3.1 Intróny skupiny I
    • 3.2 Intróny skupiny II
    • 3.3 Intróny skupiny III
    • 3.4 Ribonukleáza P
    • 3.5 Bakteriálny ribozóm
  • 4 Evolučné dôsledky ribozýmov
  • 5 Referencie

Historická perspektíva

Po mnoho rokov sa verilo, že jedinými molekulami schopnými zúčastniť sa biologickej katalýzy sú proteíny.

Bielkoviny sa skladajú z dvadsiatich aminokyselín - každá s rôznymi fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami - ktoré umožňujú ich zoskupenie do širokej škály komplexných štruktúr, ako sú alfa helices a beta listy.

V roku 1981 sa objavil prvý ribozým, ktorý ukončil paradigmu, že jediné biologické molekuly schopné vykonávať katalýzu sú proteíny..

Štruktúry enzýmov umožňujú odobrať substrát a transformovať ho na určitý produkt. Molekuly RNA majú tiež túto schopnosť zložiť a katalyzovať reakcie.

V skutočnosti sa štruktúra ribozýmu podobá štruktúre enzýmu so všetkými jeho najvýznamnejšími časťami, ako je aktívne miesto, väzbové miesto pre substrát a väzbové miesto kofaktora..

RNAza P bola jedným z prvých ribozýmov, ktoré boli objavené a pozostáva z proteínov aj RNA. Podieľa sa na tvorbe molekúl transferovej RNA, ktorá vychádza z väčších prekurzorov.

Charakteristika katalýzy

Ribozýmy sú katalytické molekuly RNA, ktoré sú schopné urýchliť prenosové reakcie fosforylovej skupiny rádovo o 10 atómov.5 do 1011.

V laboratórnych experimentoch sa tiež ukázalo, že sa zúčastňujú iných reakcií, ako je napríklad transesterifikácia fosfátu.

Druhy ribozýmov

Existuje päť tried alebo typov ribozýmov: tri z nich sa zúčastňujú na samo-modifikačných reakciách, zatiaľ čo zvyšné dve (ribonáza P a ribozomálna RNA) používajú v katalytickej reakcii iný substrát. Inými slovami, molekula iná ako katalytická RNA.

Intróny skupiny I

Tento typ intrónov bol nájdený v mitochondriálnych génoch parazitov, húb, baktérií a dokonca aj vírusov (ako je napríklad bakteriofág T4)..

Napríklad v prvokoch druhu Tetrahymena thermofila, intrón sa odstráni z prekurzora ribozomálnej RNA v sérii krokov: najprv nukleozid alebo nukleozid guanozínu reaguje s fosfodiesterovou väzbou spájajúcou intrón s exon-transesterifikačnou reakciou.

Potom voľný exón vykonáva rovnakú reakciu v exon-intrónovej fosfodiesterovej väzbe na konci intrónovej akceptorovej skupiny.

Intróny skupiny II

Intróny skupiny II sú známe ako "autoempalme", ​​pretože tieto RNA sú schopné samoväzby. Intróny tejto kategórie sa nachádzajú v prekurzoroch mitochondriálnej RNA v línii húb.

Skupiny I a II a ribonukleázy P (pozri nižšie) sú ribozýmy charakterizované veľkými molekulami, môžu dosahovať až niekoľko stoviek nukleotidov a vytvárať komplexné štruktúry.

Intróny skupiny III

Intróny skupiny III sa nazývajú "auto-kompatibilná" RNA a boli identifikované v patogénnych vírusoch rastlín.

Tieto RNA majú zvláštnosť, že sú schopné rezať sa v maturačnej reakcii genómových RNA, vychádzajúc z prekurzorov s mnohými jednotkami..

V tejto skupine je jeden z najpopulárnejších a najštudovanejších ribozýmov: ribozym hammerhead. Toto sa nachádza v infekčných ribonukleových látkach rastlín, nazývaných viroidy.

Tieto činidlá vyžadujú proces vlastného štiepenia na propagáciu a produkciu niekoľkých kópií v kontinuálnom reťazci RNA.

Viroidy musia byť od seba oddelené a táto reakcia je katalyzovaná sekvenciou RNA nachádzajúcou sa na oboch stranách väzbovej oblasti. Jedna z týchto sekvencií je "hammerhead" a je pomenovaná pre podobnosť svojej sekundárnej štruktúry s týmto nástrojom.

Ribonukleáza P

Štvrtý typ ribozýmov je tvorený tak RNA molekulami, ako aj proteínmi. V ribonukleázach je štruktúra RNA životne dôležitá na uskutočnenie katalytického procesu.

V bunkovom prostredí ribonukleáza P pôsobí rovnakým spôsobom ako proteínové katalyzátory, a to rezaním transferových RNA prekurzorov, aby sa vytvoril zrelý 5 'koniec..

Tento komplex je schopný vykonávať rozpoznávanie motívov, ktorých sekvencie sa nezmenili v priebehu evolúcie (alebo sa zmenili len veľmi málo) prekurzorov transferovej RNA. Na viazanie substrátu s ribozýmom, nevyužíva extenzívne komplementaritu medzi bázami.

Líšia sa od predchádzajúcej skupiny (hammerhead ribozýmy) a RNA podobnej tejto, konečným produktom rezu: ribonukleáza produkuje 5 'koniec fosfátu.

Bakteriálny ribozóm

Štúdie štruktúry ribozómu baktérií umožnili dospieť k záveru, že má tiež vlastnosti ribozýmu. Miesto zodpovedné za katalýzu sa nachádza v podjednotke 50S.

Evolučné dôsledky ribozýmov

Objav RNA s katalytickými kapacitami vyvolal vznik hypotéz týkajúcich sa pôvodu života a jeho vývoja v počiatočných štádiách..

Táto molekula je základom hypotézy "primitívneho sveta RNA". Niekoľko autorov podporuje hypotézu, že pred miliardami rokov musel život začať s určitou molekulou, ktorá má schopnosť katalyzovať vlastné reakcie..

Zdá sa teda, že ribozýmy sú potenciálnymi kandidátmi na tieto molekuly, ktoré pochádzajú z prvých foriem života.

referencie

  1. Devlin, T. M. (2004). Biochémia: učebnica s klinickými aplikáciami. Obrátil som sa.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Tridsaťpäť rokov výskumu ribozýmov a katalýzy nukleových kyselín: kde dnes stojíme? F1000Research, 5, F1000 Fakulta Rev-1511.
  3. Strobel, S.A. (2002). Ribozým / katalytická RNA. Encyklopédia molekulárnej biológie.
  4. Voet, D., Voet, J.G., & Pratt, C.W. (2014). Základy biochémie. Panamericana Medical.
  5. Walter, N.G., & Engelke, D.R. (2002). Ribozýmy: katalytické RNA, ktoré rozdeľujú veci, robia veci a robia zvláštne a užitočné úlohy. Biológ (Londýn, Anglicko), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Molekulárna biológia génu. Panamericana Medical.