Ribotsyymien ominaisuudet ja tyypit



ribotsyymit ne ovat RNA (ribonukleiinihappo), jolla on katalyyttinen kapasiteetti, eli kykenee kiihdyttämään organismin aiheuttamia kemiallisia reaktioita. Jotkut ribotsyymit voivat toimia yksin, kun taas toiset tarvitsevat proteiinin läsnäolon tehokkaasti katalyysin suorittamiseksi.

Tähän asti havaitut ribotsyymit ovat mukana siirto-RNA-molekyylien generointireaktioissa ja reaktioissa liitos: transesteröinti, joka liittyy intronien poistamiseen RNA-molekyyleistä, riippumatta siitä, ovatko ne Messenger, siirto tai ribosomaalinen. Toiminnastaan ​​riippuen ne luokitellaan viiteen ryhmään.

Ribotsyymien löytäminen on herättänyt monien biologien kiinnostusta. Nämä katalyyttiset RNA: t on ehdotettu mahdollisiksi ehdokkaiksi molekyyleille, jotka mahdollisesti aiheuttivat ensimmäiset elämänmuodot.

Lisäksi koska monet virukset käyttävät RNA: ta geneettisenä materiaalina ja monet niistä ovat katalyyttisiä. Siksi ribotsyymit tarjoavat mahdollisuuksia sellaisten lääkkeiden luomiseen, jotka pyrkivät hyökkäämään näihin katalyytteihin.

indeksi

  • 1 Historiallinen näkökulma
  • 2 Katalyysin ominaisuudet
  • 3 Ribotsyymien tyypit
    • 3.1 Ryhmän I intronit
    • 3.2 Ryhmän II intronit
    • 3.3 Ryhmän III intronit
    • 3.4 Ribonukleaasi P
    • 3.5 Bakteriaalinen ribosomi
  • 4 Ribotsyymien evolutionaariset vaikutukset
  • 5 Viitteet

Historiallinen näkökulma

Monien vuosien ajan uskottiin, että ainoat molekyylit, jotka kykenevät osallistumaan biologiseen katalyysiin, olivat proteiinit.

Proteiinit koostuvat kahdestakymmenestä aminohaposta - joista jokaisella on erilaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet -, jotka mahdollistavat niiden ryhmittämisen moniin erilaisiin monimutkaisiin rakenteisiin, kuten alfa-heliksiin ja beeta-arkkiin.

Vuonna 1981 havaittiin ensimmäinen ribotsyymi, joka päätti paradigman, jonka ainoat biologiset molekyylit, jotka kykenevät suorittamaan katalyysin, ovat proteiineja..

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

Itse asiassa ribotsyymin rakenne muistuttaa entsyymin rakennetta, jossa on kaikki sen merkittävimmät osat, kuten aktiivinen kohta, substraatin sitoutumiskohta ja kofaktorin sitoutumiskohta..

RNAse P oli yksi ensimmäisistä löydettävistä ribotsyymeistä ja koostuu sekä proteiineista että RNA: sta. Se osallistuu siirto-RNA-molekyylien syntymiseen suuremmista prekursoreista alkaen.

Katalyysin ominaisuudet

Ribotsyymit ovat katalyyttisiä RNA-molekyylejä, jotka kykenevät kiihdyttämään fosforyyliryhmän siirtymisreaktioita suuruudeltaan 10.5 - 1011.

Laboratoriokokeissa on myös osoitettu osallistuneen muihin reaktioihin, kuten fosfaatin transesteröintiin.

Ribotsyymien tyypit

Ribotsyymejä on viisi luokkaa tai tyyppiä: näistä kolmesta osallistuu itsemodifioiviin reaktioihin, kun taas loput kaksi (ribonaasi P ja ribosomaalinen RNA) käyttävät eri substraattia katalyyttisessä reaktiossa. Toisin sanoen muu molekyyli kuin katalyyttinen RNA.

Ryhmän I intronit

Tämäntyyppiset intronit on todettu loisten, sienien, bakteerien ja jopa virusten mitokondriaalisissa geeneissä (kuten bakteriofagissa T4)..

Esimerkiksi lajin alkueläimessä Tetrahymena thermofila, introni poistetaan ribosomaalisen RNA-esiasteen joukosta vaiheittain: ensinnäkin nukleosidi tai guanosiini- nukleosidi reagoi fosfodiesterisidoksen kanssa, joka yhdistää intronin eksonin transesteröintireaktion kanssa.

Sitten vapaa eksoni suorittaa saman reaktion ekson-intronfosfodiesterisidoksessa intron-akseptoriryhmän lopussa.

Ryhmän II intronit

Ryhmän II intronit tunnetaan nimellä "autoempalme", ​​koska nämä RNA: t kykenevät itsesitoutumaan. Tämän luokan intronit löytyvät mitokondriaalisen RNA: n prekursoreista sienien linjassa.

Ryhmät I ja II ja ribonukleaasit P (katso alla) ovat ribotsyymejä, joille on tunnusomaista, että ne ovat suuria molekyylejä, voivat saavuttaa jopa useita satoja nukleotideja pituudeltaan ja muodostaa kompleksisia rakenteita.

Ryhmän III intronit

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

Näillä RNA: lla on erityispiirre, että ne pystyvät leikkaamaan itsensä genomisen RNA: iden kypsymisreaktioon alkaen lähtöaineista monien yksiköiden kanssa.

Tässä ryhmässä on yksi suosituimmista ja tutkituimmista ribotsyymeistä: ribotsyymi hammerhead. Tämä löytyy kasvien tarttuvista ribonukleiiniaineista, joita kutsutaan viroideiksi.

Nämä aineet edellyttävät itselohkaisuprosessia levittämään ja tuottamaan useita kopioita itsestään jatkuvassa RNA-ketjussa.

Viroidit on erotettava toisistaan, ja tämä reaktio katalysoituu sitoutumisalueen molemmilla puolilla olevasta RNA-sekvenssistä. Yksi näistä sekvensseistä on "hammerhead" ja se on nimetty sen sekundäärirakenteen samankaltaisuudesta tähän instrumenttiin.

Ribonukleaasi P

Neljäs tyyppi ribotsyymejä muodostuu sekä RNA-molekyyleistä että proteiineista. Ribonukleaaseissa RNA-rakenne on elintärkeä katalyyttisen prosessin suorittamiseksi.

Solun ympäristössä ribonukleaasi P toimii samalla tavalla kuin proteiinikatalyytit leikkaamalla siirto-RNA-esiasteita kypsän 5'-pään muodostamiseksi.

Tämä kompleksi pystyy suorittamaan sellaisten motiivien tunnistamisen, joiden sekvenssit eivät ole muuttuneet evoluution aikana (tai ovat muuttuneet hyvin vähän) siirto-RNA-esiasteista. Substraatin sitomiseksi ribotsyymiin, se ei käytä laajasti emästen välistä komplementaarisuutta.

Ne eroavat edellisestä ryhmästä (vasarapää ribotsyymit) ja RNA: sta, jotka ovat samanlaisia, leikkauksen lopputuotteella: ribonukleaasi tuottaa 5'-päässä olevan fosfaatin.

Bakteriaalinen ribosomi

Bakteerien ribosomin rakenteen tutkimukset ovat mahdollistaneet sen, että sillä on myös ribotsyymin ominaisuuksia. Katalyysistä vastaava paikka sijaitsee 50S-alayksikössä.

Ribotsyymien evolutionaariset vaikutukset

Katalyyttisen kapasiteetin omaavien RNA: iden löytäminen on herättänyt elämän alkuperään ja sen kehittymiseen liittyviä hypoteeseja..

Tämä molekyyli on "primitiivisen RNA-maailman" hypoteesin perusta. Useat kirjoittajat tukevat olettamusta, että miljardeja vuosia sitten elämä oli aloitettava tietyllä molekyylillä, jolla on kyky katalysoida omia reaktioitaan.

Niinpä ribotsyymit näyttävät olevan potentiaalisia ehdokkaita näille molekyyleille, jotka ovat alkaneet elämän ensimmäisistä muodoista.

viittaukset

  1. Devlin, T. M. (2004). Biokemia: oppikirja, jossa on kliinisiä sovelluksia. Käännin.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Kolmekymmentäviisi vuotta tutkimusta ribotsyymeistä ja nukleiinihappokatalyyseistä: missä me tänään seisomme? F1000Research, 5, F1000 Faculty Rev-1511.
  3. Strobel, S. A. (2002). Ribotsyymi / katalyyttinen RNA. Encyclopedia of Molecular Biology.
  4. Voet, D., Voet, J. G. & Pratt, C. W. (2014). Biokemian perusteet. Ed. Panamericana Medical.
  5. Walter, N. G., ja Engelke, D. R. (2002). Ribotsyymit: katalyyttiset RNA: t, jotka leikkaavat asioita, tekevät asioita ja tekevät parittomia ja hyödyllisiä töitä. Biologi (Lontoo, Englanti), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Geenin molekyylibiologia. Ed. Panamericana Medical.