RIBOZIMAI: CHARAKTERISTIKOS IR TIPAI - BIOLOGIJA - 2025

Kad ribozimo yra RNR (ribonukleino rūgšties) su katalizinio talpa, ji yra pajėgi paspartinti cheminių reakcijų vykstančius organizme. Kai kurie ribozimai gali veikti vieni, o kitiems, norint veiksmingai katalizuoti, reikalingas baltymas.

Iki šiol aptikti ribbozimai dalyvauja perduodamų RNR molekulių susidarymo ir splaisingose ​​reakcijose: transesterifikavime, kuris dalyvauja pašalinant RNR molekulių intronus, nesvarbu, ar tai Messenger, ar pernešantys, ar ribosominiai. Atsižvelgiant į jų funkciją, jie skirstomi į penkias grupes.

Šaltinis: Frédéric Dardel, iš „Wikimedia Commons“

Ribochemimų atradimas paskatino daugelio biologų susidomėjimą. Šios katalizinės RNR buvo pasiūlytos kaip potencialus molekulių, galinčių sukelti pirmąsias gyvybės formas, kandidatas.

Be to, kaip ir daugelis virusų, jie naudoja RNR kaip genetinę medžiagą, ir daugelis jų yra kataliziniai. Todėl ribozimai suteikia galimybių kurti vaistus, kurie siekia užpulti šiuos katalizatorius.

Istorinė perspektyva

Daugelį metų buvo manoma, kad vienintelės molekulės, galinčios dalyvauti biologinėje katalizėje, yra baltymai.

Baltymai yra sudaryti iš dvidešimties aminorūgščių, kurių kiekviena turi skirtingas fizikines ir chemines savybes, leidžiančias joms susilieti į įvairiausias sudėtingas struktūras, tokias kaip alfa spiralės ir beta lakštai.

1981 m. Buvo atrastas pirmasis ribozimas, pasibaigęs paradigma, kad vienintelės biologinės molekulės, galinčios katalizuoti, yra baltymai.

Fermentų struktūros leidžia paimti substratą ir paversti jį tam tikru produktu. RNR molekulės taip pat turi šį sugebėjimą sulankstyti ir katalizuoti reakcijas.

Tiesą sakant, ribozimo struktūra panaši į fermento struktūrą su visomis ryškiausiomis jo dalimis, tokiomis kaip aktyvioji vieta, substrato surišimo vieta ir kofaktoriaus surišimo vieta.

RNazė P buvo vienas iš pirmųjų ribozimų, kurį atrado, ir susideda iš baltymų ir RNR. Jis dalyvauja perduodant RNR molekules, pradedant nuo didesnių pirmtakų.

Katalizės ypatybės

Ribozimo yra kataliziniai RNR molekulės, galinčios pagreitinti fosforil grupės pernešimą reakcijas eilėmis 10 ⁵ iki 10 ¹¹ .

Laboratoriniuose eksperimentuose taip pat buvo įrodyta, kad jie dalyvauja kitose reakcijose, tokiose kaip fosfato perteršimas.

Ribozimų tipai

Yra penki brėžiniai arba tipai ribozimų: trys iš jų dalyvauja savaime modifikuojančiose reakcijose, o likusios dvi (ribonukleazė P ir ribosominė RNR) katalitinėje reakcijoje naudoja skirtingą substratą. Kitaip tariant, molekulė, išskyrus katalitinę RNR.

I grupės intronai

Šio tipo intronai rasta parazitų, grybelių, bakterijų ir net virusų (pvz., Bakteriofagas T4) mitochondrijų genuose.

Pavyzdžiui, „Tetrahymena thermofila“ rūšies pirmuoniuose iš ribosomų RNR pirmtako intronas pašalinamas keliomis pakopomis: pirmiausia nukleotidas arba guanozino nukleozidas reaguoja su fosfodiesteriniu ryšiu, kuris jungia introną su egzonu - reakcija. transesterifikacija.

Tuomet laisvasis egzonas tą pačią reakciją vykdo egzono-introno fosfodiesterio jungtyje, esančioje introno akceptorių grupės gale.

II grupės intronai

II grupės intronai yra žinomi kaip „savaiminis susiuvimas“, nes šios RNR sugeba savaime susisluoksniuoti. Šios kategorijos intronai yra mitochondrijų RNR pirmtakuose grybelinėje linijoje.

I ir II grupių ir P grupės ribonukleazės (žr. Žemiau) yra ribozimai, pasižymintys didelėmis molekulėmis, kurios gali sudaryti iki kelių šimtų nukleotikų ilgio ir sudaryti sudėtingas struktūras.

III grupės intronai

III grupės intronai yra vadinami „savaime pjaunančia“ RNR ir yra identifikuoti augalų patogeniniuose virusuose.

Šios RNR pasižymi tuo, kad sugeba atsiriboti nuo genominių RNR brendimo reakcijos, pradedant pirmtakais, turinčiais daug vienetų.

Šioje grupėje yra vienas iš populiariausių ir tyrinėjamų ribozimų: plaktuko rifozimas. Tai randama augalų ribonukleininiuose infekciniuose veiksniuose, vadinamuose viroidais.

Šiems agentams reikalingas savaiminio skilimo procesas, kad būtų galima skleisti ir gaminti daugybę savęs kopijų ištisinėje RNR grandinėje.

Viroidai turi būti atskirti vienas nuo kito, o šią reakciją katalizuoja RNR seka, randama abiejose sankryžos srities pusėse. Viena iš šių sekų yra „plaktuko galva“ ir ji pavadinta dėl savo antrinės struktūros panašumo į šį instrumentą.

Ribonukleazė P

Ketvirtojo tipo ribobizimas yra sudarytas iš RNR ir baltymų molekulių. Ribonukleazėse RNR struktūra yra gyvybiškai svarbi kataliziniam procesui vykdyti.

Ląstelinėje aplinkoje ribonukleazė P veikia taip pat, kaip ir baltymų katalizatoriai, pjaustydami perdavimo RNR pirmtakus, kad susidarytų subrendęs 5 'galas.

Šis kompleksas gali atpažinti motyvus, kurių seka nepakito (arba labai mažai pasikeitė) pernešančiosios RNR pirmtakai. Norėdami surišti substratą ribozimu, jis nenaudoja daug papildymų tarp bazių.

Jie skiriasi nuo ankstesnės grupės (plaktuko galvučių rikozimai) ir RNR, panašių į šią, pjūvio galutiniu produktu: ribonukleazė sukuria 5 'fosfato galą.

Bakterinė ribosoma

Bakterijų ribosomos struktūros tyrimai leido daryti išvadą, kad ji taip pat turi ribozimo savybes. Už katalizę atsakinga vieta yra 50S subvienete.

Ribozimų evoliuciniai padariniai

RNR, turinčių katalizinį pajėgumą, atradimas sukėlė hipotezes, susijusias su gyvybės kilme ir jos raida pradinėse stadijose.

Ši molekulė yra hipotezės „ankstyvasis RNR pasaulis“ pagrindas. Keletas autorių palaiko hipotezę, kad prieš milijardus metų gyvenimas turėjo būti pradėtas nuo tam tikros molekulės, turinčios galimybę pakelti savo reakcijas.

Taigi, atrodo, kad ribozimai yra potencialūs kandidatai į šias molekules, kurios sukūrė pirmąsias gyvybės formas.

Nuorodos

1. Devlin, TM (2004). Biochemija: vadovėlis su klinikiniais pritaikymais. Aš atbuline eiga.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Trisdešimt penkeri metai, kai buvo tiriami ribozimai ir nukleorūgščių katalizė: kur mes esame šiandien? „F1000Research“, 5, F1000 fakultetas, red. - 1511.
3. Strobel, SA (2002). Ribozimas / katalizinė RNR. Molekulinės biologijos enciklopedija.
4. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). Biochemijos pagrindai. Panamerican Medical Ed.
5. Walteris, NG, ir Engelke, DR (2002). Ribozimai: katalizinės RNR, kurios pjauna daiktus, daro daiktus ir atlieka keistus bei naudingus darbus. Biologas (Londonas, Anglija), 49 (5), 199.
6. Watsonas, JD (2006). Geno molekulinė biologija. Panamerican Medical Ed.