RIBOTSYYMIT: OMINAISUUDET JA TYYPIT - BIOLOGIA - 2026

Ribotsyymit ovat RNA (ribonukleiinihappo) ja katalyyttinen kapasiteetti, se on, joka kykenee kiihdyttämään tapahtuvien kemiallisten reaktioiden kehossa. Jotkut ribotsyymit voivat toimia yksin, kun taas toiset vaativat proteiinin läsnäolon tehokkaan katalysoimiseksi.

Tähän mennessä löydetyt ribotsyymit osallistuvat siirto-RNA-molekyylien muodostumisen reaktioihin ja silmukointireaktioihin: transesteröintiin, joka osallistuu intronien poistamiseen RNA-molekyyleistä, olipa kyseessä lähetti, siirto tai ribosomaalinen. Toiminnostaan ​​riippuen ne luokitellaan viiteen ryhmään.

Lähde: Frédéric Dardel, Wikimedia Commonsista

Ribotsyymien löytäminen on herättänyt monien biologien kiinnostusta. Näitä katalyyttisiä RNA: ita on ehdotettu potentiaaliseksi ehdokkaana molekyyleille, jotka mahdollisesti aiheuttivat ensimmäiset elämämuodot.

Lisäksi, kuten monet virukset, he käyttävät RNA: ta geneettisenä materiaalina ja monet heistä ovat katalyyttisiä. Siksi ribotsyymit tarjoavat mahdollisuuksia luoda lääkkeitä, jotka pyrkivät hyökkäämään näihin katalyytteihin.

Historiallinen näkökulma

Monien vuosien ajan uskottiin, että ainoat molekyylit, jotka kykenivät osallistumaan biologiseen katalyysiin, olivat proteiineja.

Proteiinit koostuvat kahdestakymmenestä aminohaposta - jokaisella on erilaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet -, joiden avulla ne voivat ryhmittyä monenlaisiin monimutkaisiin rakenteisiin, kuten alfaheliksiin ja beetalevyihin.

Vuonna 1981 löydettiin ensimmäinen ribotsyymi, joka päätti paradigman, jonka mukaan ainoat biologiset molekyylit, jotka kykenevät katalysoimaan, ovat proteiineja.

Entsyymien rakenteet mahdollistavat substraatin ottamisen ja sen muuttamisen tietyksi tuotteeksi. RNA-molekyyleillä on myös tämä kyky taittaa ja katalysoida reaktioita.

Itse asiassa ribotsyymin rakenne muistuttaa entsyymin rakennetta kaikilla sen näkyvimmillä osilla, kuten aktiivinen kohta, substraatin sitoutumiskohta ja kofaktorin sitoutumiskohta.

RNAasi P oli yksi ensimmäisistä löydetyistä ribotsyymeistä ja koostui sekä proteiineista että RNA: sta. Se osallistuu siirto-RNA-molekyylien luomiseen alkaen suuremmista prekursoreista.

Katalyytin ominaisuudet

Ribotsyymit ovat katalyyttisiä RNA-molekyylejä, jotka kykenevät kiihdyttämään fosforyyliryhmä siirto reaktioita suuruusluokkaa 10 ⁵ kohteeseen 10 ¹¹.

Laboratoriokokeissa niiden on osoitettu osallistuvan myös muihin reaktioihin, kuten fosfaatin transesteröintiin.

Tyypit ribotsyymit

Ribotsyymejä on viisi luokkaa tai tyyppiä: kolme näistä osallistuu itse modifioiviin reaktioihin, kun taas loput kaksi (ribonukleaasi P ja ribosomaalinen RNA) käyttävät erilaista substraattia katalyyttisessä reaktiossa. Toisin sanoen, muu molekyyli kuin katalyyttinen RNA.

Ryhmän I intronit

Tämän tyyppisiä introneja on löydetty loisten, sienten, bakteerien ja jopa virusten (kuten bakteriofagi T4) mitokondriogeeneistä.

Esimerkiksi Tetrahymena thermofila -lajin alkueläimissä introni poistetaan ribosomaalisen RNA-esiasteen joukosta vaiheissa: ensin nukleotidi tai guanosiininukleosidi reagoi fosfodiesterisidoksen kanssa, joka yhdistää intronin eksonireaktion kanssa. transesteröinnin.

Sitten vapaa eksoni suorittaa saman reaktion eksonintronin fosfodiesterisidoksessa intronin vastaanottajaryhmän päässä.

Ryhmän II intronit

Ryhmän II introneja kutsutaan "itsesilmukoiksi", koska nämä RNA: t kykenevät itsestään silmukoimaan. Tämän luokan introneja löytyy mitokondrioiden RNA-prekursoreista sieniperheestä.

Ryhmät I ja II ja ribonukleaasit P (katso jäljempänä) ovat ribotsyymejä, joille on tunnusomaista, että ne ovat suuria molekyylejä, jotka voivat saavuttaa jopa useita satoja nukleottisia osia ja muodostaa monimutkaisia ​​rakenteita.

Ryhmän III intronit

Ryhmän III introneja kutsutaan "itseleikkautuvaksi" RNA: ksi ja ne on tunnistettu kasvien patogeenisissä viruksissa.

Näillä RNA: lla on erityispiirre, että ne pystyvät leikkaamaan itsensä genomisten RNA: iden kypsytysreaktiossa, lähtökohtana monien yksiköiden prekursoreista.

Tässä ryhmässä on yksi suosituimmista ja tutkituimmista ribotsyymeistä: hammerhead ribotsyymi. Tätä löytyy kasvien ribonukleiinisista tartunta-aineista, joita kutsutaan viroideiksi.

Nämä aineet vaativat itsehajoamisprosessia etenemään ja tuottamaan itsestään useita kopioita jatkuvassa RNA-ketjussa.

Viroidit on erotettava toisistaan, ja tätä reaktiota katalysoi RNA-sekvenssi, joka löytyy liitosalueen molemmilta puolilta. Yksi näistä sekvensseistä on ”vasarapää”, ja se on nimetty sen toisen rakenteen samankaltaisuudesta tämän instrumentin kanssa.

Ribonukleaasi P

Neljäs tyyppinen ribotsyymi koostuu sekä RNA- että proteiinimolekyyleistä. Ribonukleaaseissa RNA: n rakenne on välttämätön katalyyttisen prosessin suorittamiseksi.

Soluympäristössä ribonukleaasi P toimii samalla tavalla kuin proteiinikatalyytit, leikkaamalla siirto-RNA: n prekursoreita kypsän 5'-pään muodostamiseksi.

Tämä kompleksi kykenee tunnistamaan motiivit, joiden sekvenssit eivät ole muuttuneet siirto-RNA: n edeltäjien evoluution aikana (tai ovat muuttuneet hyvin vähän). Substraatin sitomiseksi ribotsyy- millä ei käytetä laajasti emästen välistä komplementaarisuutta.

Ne eroavat edellisestä ryhmästä (hammerhead-ribotsyymit) ja RNA: t, jotka ovat samanlaisia ​​kuin tämä, leikkauksen lopputuotteen mukaan: ribonukleaasi tuottaa 5'-fosfaatin pään.

Bakteerinen ribosomi

Bakteerien ribosomin rakenteen tutkimukset ovat johtaneet siihen johtopäätökseen, että sillä on myös ribotsyymin ominaisuuksia. Katalysoinnista vastaava paikka sijaitsee 50S-alayksikössä.

Ribotsyymien evoluutiovaikutukset

Katalyyttisesti kykyisten RNA: ien löytäminen on johtanut elämän alkuperään ja sen kehitykseen liittyvien hypoteesien tuottamiseen alkavissa vaiheissa.

Tämä molekyyli on perusta "RNA: n varhaisen maailman" hypoteesille. Useat kirjoittajat tukevat hypoteesia, jonka mukaan miljardeja vuosia sitten elämän on pitänyt alkaa tietyllä molekyylillä, jolla on kyky katalysoida omia reaktioitaan.

Siten ribotsyymit näyttävät olevan mahdollisia ehdokkaita näille molekyyleille, jotka ovat alkaneet ensimmäiset elämän muodot.

Viitteet

1. Devlin, TM (2004). Biokemia: kliinisiin sovelluksiin liittyvä oppikirja. Käänsin.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., ja Nübel, C. (2016). 35 vuotta tutkimusta ribotsyymeistä ja nukleiinihappokatalyyseistä: missä olemme tänään? F1000Research, 5, F1000 Tiedekunta Rev-1511.
3. Strobel, SA (2002). Ribotsyymi / katalyyttinen RNA. Molekyylibiologian tietosanakirja.
4. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). Biokemian perusteet. Panamerican Medical Ed.
5. Walter, NG, & Engelke, DR (2002). Ribotsyymit: katalyyttiset RNA: t, jotka leikkaavat asioita, tekevät asioita ja tekevät outoja ja hyödyllisiä töitä. Biologi (Lontoo, Englanti), 49 (5), 199.
6. Watson, JD (2006). Geenin molekyylibiologia. Panamerican Medical Ed.