Ribozymes egenskaber og typer



den ribozymer de er RNA (ribonukleinsyre) med katalytisk kapacitet, det vil sige at kunne accelerere de kemiske reaktioner, der forekommer i organismen. Nogle ribozymer kan fungere alene, mens andre har brug for tilstedeværelsen af ​​et protein for effektivt at udføre katalysen.

De ribozymer, der er opdaget indtil nu, er involveret i generationsreaktionerne af transfer RNA molekyler og i reaktionerne fra splejsning: transesterificering involveret i fjernelse af introner fra RNA molekyler, hvad enten messenger, transfer eller ribosomal. Afhængigt af deres funktion er de klassificeret i fem grupper.

Opdagelsen af ​​ribozymer har skabt mange biologers interesse. Disse katalytiske RNA'er er blevet foreslået som en potentiel kandidat til de molekyler, som muligvis gav anledning til de første former for liv.

Derudover bruger så mange vira RNA som et genetisk materiale, og mange af dem er katalytiske. Derfor tilbyder ribozymer muligheder for dannelse af stoffer, der søger at angribe disse katalysatorer.

indeks

  • 1 Historisk perspektiv
  • 2 Karakteristika af katalyse
  • 3 Typer af ribozymer
    • 3.1 Introns i gruppe I
    • 3.2 Introns i gruppe II
    • 3.3 Introns i gruppe III
    • 3,4 ribonuclease P
    • 3,5 bakteriel ribosom
  • 4 Evolutionære implikationer af ribozymer
  • 5 referencer

Historisk perspektiv

I mange år blev det antaget, at de eneste molekyler, der var i stand til at deltage i biologisk katalyse, var proteiner.

Proteiner er sammensat af tyve aminosyrer - hver med forskellige fysiske og kemiske egenskaber - som gør dem i stand til at blive grupperet i en bred vifte af komplekse strukturer, såsom alpha helices og beta sheets.

I 1981 forekom opdagelsen af ​​det første ribozym, hvilket afsluttede paradigmet, at de eneste biologiske molekyler, der er i stand til at udføre katalyse, er proteiner..

Enzymernes strukturer tillader at tage et substrat og omdanne det til et bestemt produkt. RNA-molekyler har også denne evne til at folde og katalysere reaktioner.

Faktisk ligner strukturen af ​​et ribozym det som et enzym med alle dets mest fremtrædende dele, såsom det aktive sted, substratbindingsstedet og cofaktorbindingsstedet..

RNAse P var et af de første ribozymer, der skulle opdages og består af både proteiner og RNA. Det deltager i generationen af ​​transfer RNA molekyler ud fra større forstadier.

Karakteristik af katalysen

Ribozymer er katalytiske RNA-molekyler, der er i stand til at accelerere phosphorylgruppens overførselsreaktioner med størrelsesordenen 10.5 til 1011.

I laboratorieforsøg har de også vist sig at deltage i andre reaktioner, såsom transesterificering af fosfat.

Typer af ribozymer

Der er fem klasser eller typer af ribozymer: tre af disse deltager i selvmodificerende reaktioner, mens de resterende to (ribonase P og ribosomale RNA) anvender et andet substrat i den katalytiske reaktion. Med andre ord et andet molekyle end katalytisk RNA.

Introns i gruppe I

Denne type introner er blevet fundet i mitokondriegener af parasitter, svampe, bakterier og endda vira (såsom bakteriofag T4).

For eksempel i protozoan af arten Tetrahymena thermofila, en intron fjernes fra ribosomal RNA-precursoren i en række trin: For det første reagerer et nukleosid eller et guanosin-nukleosid med phosphodiesterbindingen, som forbinder intronen med exon-transesterificeringsreaktionen.

Derefter udfører den frie exon den samme reaktion i exon-intronphosphodiesterbindingen i slutningen af ​​intronacceptorgruppen.

Introns i gruppe II

Gruppens II introner er kendt som "autoempalme", ​​da disse RNA'er er i stand til selvbindende. Introns af denne kategori findes i forstadierne af mitokondrielt RNA i svampens sammensætning.

Grupper I og II og ribonucleaser P (se nedenfor) er ribozymer karakteriseret ved at være store molekyler, kan nå op til flere hundrede nukleotider i længden og danne komplekse strukturer.

Introns i gruppe III

Intrakterne i gruppe III kaldes "autokortable" RNA og er blevet identificeret i plantens patogene vira.

Disse RNA'er har den ejendommelighed at være i stand til at skære sig i modningsreaktionen af ​​de genomiske RNA'er, idet de starter fra precursorer med mange enheder.

I denne gruppe er en af ​​de mest populære og studerede ribozymer: ribozym hammerhead. Dette findes i infektiøse ribonukleære midler af planter, kaldet viroider.

Disse midler kræver selvspaltningsprocessen at udbrede og producere flere kopier af sig selv i en kontinuerlig RNA-kæde.

Viroiderne skal adskilles fra hinanden, og denne reaktion katalyseres af RNA-sekvensen, som findes på begge sider af bindingsområdet. En af disse sekvenser er "hammerhead" og er opkaldt efter lighed mellem dens sekundære struktur og dette instrument.

Ribonuclease P

Den fjerde type ribozymer er dannet af både RNA molekyler og proteiner. I ribonukleaser er RNA-strukturen afgørende for at udføre den katalytiske proces.

I det cellulære miljø virker ribonuklease P på samme måde som proteinkatalysatorer ved at skære overførings-RNA-forstadier for at generere en moden 5'-ende.

Dette kompleks er i stand til at udføre genkendelse af motiver, hvis sekvenser ikke er ændret i løbet af evolutionen (eller har ændret sig meget lidt) af overførings-RNA-forstadierne. For at binde substratet med ribozymet bruger det ikke i høj grad komplementariteten mellem baserne.

De adskiller sig fra den tidligere gruppe (hammerhead ribozymer) og RNA ligner dette ved slutproduktet af cut: ribonuclease producerer et 5'-ende phosphat.

Bakteriel ribosom

Undersøgelser af strukturen af ​​bakteriens ribosom har givet anledning til at konkludere, at dette også har egenskaber af et ribozym. Det sted, der er ansvarlig for katalysen, er placeret i 50S underenheden.

Evolutionære implikationer af ribozymer

Opdagelsen af ​​RNA'er med katalytisk kapacitet har givet anledning til dannelsen af ​​hypoteser relateret til livets oprindelse og dens udvikling i begyndende faser.

Dette molekyle er grundlaget for den "primitive RNA world" -hypotese. Flere forfattere støtter hypotesen om, at livet for milliarder af år siden skulle starte med et bestemt molekyle, der har evnen til at katalysere sine egne reaktioner.

Således synes ribozymer at være potentielle kandidater til disse molekyler, der stammer fra de første former for liv.

referencer

  1. Devlin, T. M. (2004). Biokemi: lærebog med kliniske anvendelser. Jeg vendte om.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Trettifem års forskning i ribozymer og nukleinsyre katalyse: Hvor står vi i dag? F1000Research, 5, F1000 Fakultet Rev-1511.
  3. Strobel, S. A. (2002). Ribozym / katalytisk RNA. Encyclopedia of Molecular Biology.
  4. Voet, D., Voet, J.G., & Pratt, C.W. (2014). Grundlag for biokemi. Ed. Panamericana Medical.
  5. Walter, N. G., & Engelke, D.R. (2002). Ribozymes: katalytiske RNA'er, der skærer ting, gør ting og gør mærkelige og nyttige job. Biolog (London, England), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Molekylærbiologi af genet. Ed. Panamericana Medical.