Ribozymen kenmerken en types

de ribozymen ze zijn RNA (ribonucleïnezuur) met katalytisch vermogen, dat wil zeggen, in staat om de chemische reacties die in het organisme optreden te versnellen. Sommige ribozymen kunnen alleen werken, terwijl andere de aanwezigheid van een eiwit nodig hebben om de katalyse effectief uit te voeren.

De ribozymen die tot nu toe zijn ontdekt, zijn betrokken bij de generatiereacties van transfer-RNA-moleculen en in de reacties van de splicing: transverestering betrokken bij de verwijdering van introns uit RNA-moleculen, ongeacht of dit messenger, transfer of ribosomal is. Afhankelijk van hun functie worden ze ingedeeld in vijf groepen.

De ontdekking van ribozymen heeft de interesse van veel biologen gewekt. Deze katalytische RNA's zijn voorgesteld als een potentiële kandidaat voor de moleculen die mogelijk aanleiding hebben gegeven tot de eerste levensvormen.

Bovendien gebruiken zoveel virussen RNA als een genetisch materiaal en veel van hen zijn katalytisch. Daarom bieden ribozymen kansen voor het maken van geneesmiddelen die deze katalysatoren proberen aan te vallen.

index

• 1 Historisch perspectief
• 2 Kenmerken van katalyse
• 3 soorten ribozymen
  • 3.1 Introns van groep I
  • 3.2 Introns van groep II
  • 3.3 Introns van groep III
  • 3.4 Ribonuclease P
  • 3.5 Bacterieel ribosoom
• 4 Evolutionaire implicaties van ribozymen
• 5 Referenties

Historisch perspectief

Jarenlang werd aangenomen dat de enige moleculen die in staat zijn deel te nemen aan biologische katalyse eiwitten zijn.

Eiwitten zijn samengesteld uit twintig aminozuren - elk met verschillende fysische en chemische eigenschappen - waardoor ze kunnen worden gegroepeerd in een grote verscheidenheid aan complexe structuren, zoals alfa-helices en beta-vellen.

In 1981 vond de ontdekking van het eerste ribozyme plaats, waarmee het paradigma werd afgesloten dat de enige biologische moleculen die in staat zijn om katalyse uit te voeren, eiwitten zijn..

De structuren van de enzymen laten toe een substraat te nemen en het in een bepaald product om te zetten. RNA-moleculen hebben ook dit vermogen om reacties te vouwen en te katalyseren.

In feite lijkt de structuur van een ribozym op die van een enzym, met al zijn meest prominente delen, zoals de actieve plaats, de substraatbindingsplaats en de cofactor-bindingsplaats..

RNAse P was een van de eerste ribozymen die ontdekt werd en bestaat uit zowel eiwitten als RNA. Het neemt deel aan het genereren van transfer-RNA-moleculen uitgaande van grotere precursors.

Kenmerken van de katalyse

Ribozymen zijn katalytische RNA-moleculen die in staat zijn om de overdrachtsreacties van de fosforylgroep in ordes van grootte van 10 te versnellen.⁵ tot 10¹¹.

In laboratoriumexperimenten is ook aangetoond dat ze deelnemen aan andere reacties, zoals transverestering van fosfaat.

Typen ribozymen

Er zijn vijf klassen of soorten ribozymen: drie hiervan nemen deel aan zelfmodificerende reacties, terwijl de resterende twee (ribonase P en ribosomaal RNA) een ander substraat gebruiken in de katalytische reactie. Met andere woorden, een ander molecuul dan katalytisch RNA.

Introns van groep I

Dit type introns is gevonden in mitochondriale genen van parasieten, schimmels, bacteriën en zelfs virussen (zoals bacteriofaag T4).

Bijvoorbeeld in de protozoa van de soort Tetrahymena thermofila, een intron wordt verwijderd uit de ribosomale RNA-precursor in een reeks stappen: ten eerste reageert een nucleoside of een guanosine-nucleoside met de fosfodiesterbinding die het intron verbindt met de exon-transesterificatiereactie.

Vervolgens voert het vrije exon dezelfde reactie uit in de exon-intron-fosfodiesterbinding aan het einde van de intron-acceptorgroep.

Introns van groep II

De introns van groep II staan ​​bekend als "autoempalme", ​​omdat deze RNA's in staat zijn zichzelf te binden. De introns van die categorie worden gevonden in de voorlopers van mitochondriaal RNA in de lijn van schimmels.

Groepen I en II en ribonucleasen P (zie hieronder) zijn ribozymen die worden gekenmerkt door grote moleculen te zijn, tot enkele honderden nucleotiden lang kunnen zijn en complexe structuren kunnen vormen..

Introns van groep III

De introns van groep III worden "autocorteerbaar" RNA genoemd en zijn geïdentificeerd in de pathogene virussen van planten.

Deze RNA's hebben de bijzonderheid dat ze zichzelf kunnen snijden in de rijpingreactie van de genomische RNA's, te beginnen met voorlopers met veel eenheden.

In deze groep is een van de meest populaire en bestudeerde ribozymen: de ribozym hamerkop. Dit wordt gevonden in infectieuze ribonucleïsche agentia van planten, viroïden genaamd.

Deze middelen vereisen dat het zelf-splitsende proces zich voortplant en verschillende kopieën van zichzelf produceert in een continue RNA-keten.

De viroïden moeten van elkaar worden gescheiden en deze reactie wordt gekatalyseerd door de RNA-sequentie die aan beide zijden van het bindende gebied wordt aangetroffen. Een van deze sequenties is de "hamerkop" en is genoemd naar de gelijkenis van de secundaire structuur van dit instrument.

Ribonuclease P

Het vierde type ribozymen wordt gevormd door zowel RNA-moleculen als eiwitten. Bij ribonucleasen is de RNA-structuur van vitaal belang voor het uitvoeren van het katalytische proces.

In de cellulaire omgeving werkt ribonuclease P op dezelfde manier als eiwitkatalysatoren, door transfer-RNA-precursors te snijden om een ​​volwassen 5'-uiteinde te genereren.

Dit complex is in staat om de herkenning van motieven uit te voeren waarvan de sequenties niet zijn veranderd in de loop van de evolutie (of zeer weinig veranderd zijn) van de transfer-RNA-precursors. Om het substraat met het ribozym te binden, gebruikt het niet uitgebreid de complementariteit tussen de basen.

Ze verschillen van de vorige groep (hamerkop-ribozymen) en vergelijkbaar RNA door het eindproduct van de snede: ribonuclease produceert een 5'-uiteinde-fosfaat.

Bacterieel ribosoom

Studies van de structuur van het ribosoom van de bacteriën hebben laten concluderen dat dit ook eigenschappen van een ribozym heeft. De site die verantwoordelijk is voor de katalyse bevindt zich in de 50S-subeenheid.

Evolutionaire implicaties van ribozymen

De ontdekking van RNA's met katalytische capaciteiten heeft aanleiding gegeven tot het genereren van hypotheses gerelateerd aan de oorsprong van het leven en de evolutie ervan in beginnende stadia.

Dit molecuul is de basis van de hypothese van de "primitieve RNA-wereld". Verschillende auteurs steunen de hypothese dat miljarden jaren geleden het leven moest beginnen met een bepaald molecuul dat het vermogen heeft om zijn eigen reacties te katalyseren..

Dus, ribozymen lijken potentiële kandidaten te zijn voor deze moleculen die de eerste levensvormen hebben voortgebracht.

referenties

1. Devlin, T. M. (2004). Biochemie: leerboek met klinische toepassingen. Ik draaide achteruit.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Vijfendertig jaar onderzoek naar ribozymen en nucleïnezuurkatalyse: waar staan ​​we vandaag? F1000Research, 5, F1000 Faculteit Rev-1511.
3. Strobel, S.A. (2002). Ribozyme / katalytisch RNA. Encyclopedia of Molecular Biology.
4. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2014). Fundamentals of Biochemistry. Ed. Panamericana Medical.
5. Walter, N.G., en Engelke, D.R. (2002). Ribozymen: katalytische RNA's die dingen snijden, dingen maken en vreemde en nuttige banen doen. Bioloog (Londen, Engeland), 49(5), 199.
6. Watson, J.D. (2006). Moleculaire biologie van het gen. Ed. Panamericana Medical.