Особенности и виды рибозимов



рибозимы это РНК (рибонуклеиновая кислота) с каталитической способностью, то есть способная ускорять химические реакции, которые происходят в организме. Некоторые рибозимы могут действовать в одиночку, в то время как другим необходимо присутствие белка для эффективного проведения катализа..

Обнаруженные до настоящего времени рибозимы участвуют в реакциях генерации молекул переносимой РНК и в реакциях сплайсинг: переэтерификация, связанная с удалением интронов из молекул РНК, будь то мессенджер, перенос или рибосома. В зависимости от их функции они делятся на пять групп.

Открытие рибозимов вызвало интерес у многих биологов. Эти каталитические РНК были предложены в качестве потенциального кандидата на молекулы, которые, возможно, породили первые формы жизни.

Кроме того, многие вирусы используют РНК в качестве генетического материала, и многие из них являются каталитическими. Следовательно, рибозимы открывают возможности для создания лекарств, которые стремятся атаковать эти катализаторы..

индекс

  • 1 Историческая перспектива
  • 2 Характеристики катализа
  • 3 типа рибозимов
    • 3.1 Интроны группы I
    • 3.2 Интроны группы II
    • 3.3 Интроны III группы
    • 3.4 Рибонуклеаза Р
    • 3.5 Бактериальная рибосома
  • 4 Эволюционные последствия рибозимов
  • 5 ссылок

Историческая перспектива

В течение многих лет считалось, что единственными молекулами, способными участвовать в биологическом катализе, были белки..

Белки состоят из двадцати аминокислот, каждая из которых имеет различные физические и химические свойства, которые позволяют группировать их в самые разнообразные сложные структуры, такие как альфа-спирали и бета-листы..

В 1981 году произошло открытие первого рибозима, положив конец парадигме, согласно которой единственными биологическими молекулами, способными проводить катализ, являются белки..

Структуры ферментов позволяют брать субстрат и превращать его в определенный продукт. Молекулы РНК также обладают способностью складывать и катализировать реакции.

Фактически структура рибозима напоминает структуру фермента со всеми его наиболее заметными частями, такими как активный сайт, сайт связывания субстрата и сайт связывания кофактора..

РНКаза Р была одним из первых обнаруженных рибозимов и состоит из белков и РНК. Участвует в генерации молекул переноса РНК, начиная с более крупных предшественников..

Характеристика катализа

Рибозимы являются каталитическими молекулами РНК, способными ускорять реакции переноса фосфорильной группы на порядки величины 10.5 до 1011.

В лабораторных экспериментах также было показано, что они участвуют в других реакциях, таких как переэтерификация фосфата..

Типы рибозимов

Существует пять классов или типов рибозимов: три из них участвуют в реакциях самомодификации, в то время как остальные два (рибоназа P и рибосомная РНК) используют другой субстрат в каталитической реакции. Другими словами, молекула, отличная от каталитической РНК.

Интроны I группы

Этот тип интронов был обнаружен в митохондриальных генах паразитов, грибов, бактерий и даже вирусов (таких как бактериофаг T4).

Например, у простейших видов Тетрахимена термофила, Интрон удаляется из предшественника рибосомной РНК в несколько этапов: сначала нуклеозид или нуклеозид гуанозина реагирует с фосфодиэфирной связью, связывающей интрон с реакцией экзон-трансэтерификации..

Затем свободный экзон выполняет ту же реакцию в фосфодиэфирной связи экзон-интрон на конце акцепторной группы интрона..

Интроны II группы

Интроны группы II известны как «autoempalme», поскольку эти РНК способны к самосвязыванию. Интроны этой категории находятся в предшественниках митохондриальной РНК в линии грибов.

Группы I и II и рибонуклеазы P (см. Ниже) представляют собой рибозимы, характеризующиеся большими молекулами, длиной до нескольких сотен нуклеотидов и образованием сложных структур..

Интроны III группы

Интроны III группы называются «автокортируемыми» РНК и были идентифицированы в патогенных вирусах растений..

Эти РНК имеют особенность в том, что они способны разрезать себя в реакции созревания геномных РНК, начиная с предшественников со многими единицами.

В этой группе один из самых популярных и изученных рибозимов: рибозимная головка молотка. Это найдено в инфекционных рибонуклеиновых агентах растений, называемых вироидами.

Эти агенты требуют, чтобы саморасщепляющийся процесс размножался и производил несколько своих копий в непрерывной цепи РНК..

Вироиды должны быть отделены друг от друга, и эта реакция катализируется последовательностью РНК, обнаруженной с обеих сторон области связывания. Одна из этих последовательностей является «головкой молотка» и названа в честь сходства ее вторичной структуры с этим инструментом..

Рибонуклеаза Р

Четвертый тип рибозимов состоит из молекул РНК и белков. У рибонуклеаз структура РНК жизненно важна для осуществления каталитического процесса..

В клеточной среде рибонуклеаза P действует так же, как белковые катализаторы, разрезая предшественники РНК-переносчика, чтобы получить зрелый 5'-конец.

Этот комплекс способен распознавать мотивы, последовательности которых не изменились в ходе эволюции (или изменились очень мало) предшественников трансфер-РНК. Чтобы связать субстрат с рибозимом, он широко не использует комплементарность между основаниями.

Они отличаются от предыдущей группы (рибозимы головки молотка) и РНК, сходных с этим, конечным продуктом среза: рибонуклеаза продуцирует 5'-концевой фосфат.

Бактериальная рибосома

Исследования структуры рибосомы бактерий позволили сделать вывод, что он также обладает свойствами рибозима. Участок, ответственный за катализ, находится в субъединице 50S..

Эволюционные последствия рибозимов

Открытие РНК с каталитическими способностями привело к возникновению гипотез, связанных с происхождением жизни и ее эволюцией на зарождающихся стадиях..

Эта молекула является основой гипотезы о «мире первичной РНК». Некоторые авторы поддерживают гипотезу о том, что миллиарды лет назад жизнь должна была начаться с определенной молекулы, способной катализировать свои собственные реакции..

Таким образом, рибозимы, по-видимому, являются потенциальными кандидатами на эти молекулы, которые породили первые формы жизни..

ссылки

  1. Девлин Т. М. (2004). Биохимия: учебник с клиническими приложениями. Я поменял.
  2. Мюллер С., Аппель Б., Балке Д., Иеронимус Р. и Нюбель С. (2016). Тридцать пять лет исследований рибозимов и катализа нуклеиновых кислот: где мы находимся сегодня? F1000Научные исследования, 5, F1000 Факультет Rev-1511.
  3. Штробель, С. А. (2002). Рибозим / Каталитическая РНК. Энциклопедия молекулярной биологии.
  4. Voet, D., Voet, J.G. & Pratt, C.W. (2014). Основы биохимии. Ed. Panamericana Medical.
  5. Walter, N.G. & Engelke, D.R. (2002). Рибозимы: каталитические РНК, которые режут вещи, делают вещи и делают странную и полезную работу. Биолог (Лондон, Англия), 49(5), 199.
  6. Уотсон, Дж. Д. (2006). Молекулярная биология гена. Ed. Panamericana Medical.