RIBOZYMES: MGA KATANGIAN AT URI - BIOLOGY - 2026

Ang mga ribozyme ay RNA (ribonucleic acid) na may kapasidad ng catalytic, may kakayahang mapabilis ang mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa katawan. Ang ilang mga ribozyme ay maaaring kumilos nang nag-iisa, habang ang iba ay nangangailangan ng pagkakaroon ng isang protina upang epektibong mag-catalyze.

Ang mga ribozyma natuklasan sa ngayon ay lumahok sa mga reaksyon ng henerasyon ng paglilipat ng mga molekula ng RNA at sa mga reaksyon ng paghahati: ang transesterification na nakikilahok sa pag-alis ng mga introns mula sa mga molekula ng RNA, messenger, transfer o ribosomal. Depende sa kanilang pag-andar, naiuri sila sa limang pangkat.

Pinagmulan: Ni Frédéric Dardel, mula sa Wikimedia Commons

Ang pagtuklas ng mga ribozyma ay tumagos sa interes ng maraming mga biologist. Ang mga catalytic RNAs na ito ay iminungkahi bilang isang potensyal na kandidato para sa mga molekula na posibleng bumangon sa mga unang porma ng buhay.

Bukod dito, tulad ng maraming mga virus na ginagamit nila ang RNA bilang genetic material at marami sa kanila ang catalytic. Samakatuwid, ang mga ribozyme ay nag-aalok ng mga pagkakataon para sa paglikha ng mga gamot na naghahangad na atakehin ang mga catalyst na ito.

Makasaysayang pananaw

Sa loob ng maraming taon naniniwala na ang tanging mga molekula na may kakayahang lumahok sa biological catalysis ay mga protina.

Ang mga protina ay binubuo ng dalawampung amino acid - ang bawat isa ay may iba't ibang mga pisikal at kemikal na mga katangian - na nagbibigay-daan sa mga ito na kumpol sa isang malawak na iba't ibang mga kumplikadong istruktura, tulad ng mga alpha helice at beta sheet.

Noong 1981, natuklasan ang unang ribozyme, na nagtatapos sa paradigma na ang tanging biological molecule na may kakayahang mag-catalyzing ay mga protina.

Pinapayagan ang mga istruktura ng mga enzyme na kumuha ng isang substrate at ibahin ang anyo sa isang tiyak na produkto. Ang mga molekula ng RNA ay mayroon ding kakayahang tiklop at pag-catalyze reaksyon.

Sa katunayan, ang istraktura ng isang ribozyme ay kahawig ng isang enzyme, kasama ang lahat ng mga kilalang bahagi nito, tulad ng aktibong site, ang site na nagbubuklod ng substrate, at ang site na nagbubuklod ng cofactor.

Ang RNAse P ay isa sa mga unang ribozyme na natuklasan at binubuo ng parehong mga protina at RNA. Nakikilahok ito sa henerasyon ng paglipat ng mga molekula ng RNA na nagsisimula mula sa mas malalaking precursor.

Mga katangian ng catalysis

Ang Ribozymes ay mga catalytic molekula ng RNA na may kakayahang mapabilis ang mga reaksyon ng paglilipat ng phosphoryl group sa pamamagitan ng mga order ng magnitude na 10 ⁵ hanggang 10 ¹¹ .

Sa mga eksperimento sa laboratoryo, ipinakita rin silang lumahok sa iba pang mga reaksyon, tulad ng phosphate transesterification.

Mga uri ng ribozymes

Mayroong limang mga klase o uri ng ribozyme: tatlo sa mga ito ay nakikilahok sa mga pagbabago sa sarili na reaksyon, habang ang natitirang dalawa (ribonuclease P at ribosomal RNA) ay gumagamit ng isang iba't ibang mga substrate sa catalytic reaksyon. Sa madaling salita, isang molekula maliban sa catalytic RNA.

Mga intro ng pangkat ko

Ang ganitong uri ng mga intron ay natagpuan sa mitochondrial genes ng mga parasito, fungi, bakterya at kahit na mga virus (tulad ng bacteriophage T4).

Halimbawa, sa protozoa ng mga species Tetrahymena thermofila, isang intron ay tinanggal mula sa ribosomal RNA precursor sa isang serye ng mga hakbang: una, ang isang nucleotide o isang guanosine nucleoside ay tumugon sa phosphodiester bond na sumali sa intron kasama ang exon - reaksyon ng transesterification.

Ang libreng exon pagkatapos ay nagsasagawa ng parehong reaksyon sa exon-intron phosphodiester bond sa dulo ng pangkat ng tumatanggap ng intron.

Mga pangkat ng II

Ang mga grupong II ng mga intron ay kilala bilang "self-splicing", dahil ang mga RNA na ito ay may kakayahang mag-splicing sa sarili. Ang mga intron sa kategoryang ito ay matatagpuan sa mitochondrial RNA precursors sa fungal lineage.

Ang mga pangkat I at II at P ribonucleases (tingnan sa ibaba) ay mga ribozymes na nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging malalaking molekula, na maaaring umabot hanggang sa ilang daang mga nucleotics ang haba, at bumubuo ng mga kumplikadong istruktura.

Mga pangkat ng intonasyong pang-III

Ang mga grupo ng mga introns ng grupo ay tinatawag na "self-cutting" RNA at nakilala sa mga pathogen virus na halaman.

Ang mga RNA na ito ay may katangi-tanging kakayahang maputol ang kanilang mga sarili sa reaksyon ng pagkahinog ng genomic RNAs, na nagsisimula sa mga precursor na may maraming mga yunit.

Sa pangkat na ito ay isa sa mga pinakapopular at pinag-aralan na ribozyme: hammerhead ribozyme. Ito ay matatagpuan sa ribonucleic nakakahawang ahente ng mga halaman, na tinatawag na viroids.

Ang mga ahente na ito ay nangangailangan ng proseso ng self-cleavage upang palaganapin at gumawa ng maraming mga kopya ng kanyang sarili sa isang patuloy na RNA chain.

Ang mga viroid ay dapat na paghiwalayin sa bawat isa, at ang reaksyong ito ay catalyzed ng RNA na pagkakasunud-sunod na matatagpuan sa magkabilang panig ng rehiyon ng kantong. Ang isa sa mga pagkakasunud-sunod na ito ay ang "ulo ng martilyo" at pinangalanan ito para sa pagkakapareho ng pangalawang istruktura nito sa instrumento.

Ribonuclease P

Ang ika-apat na uri ng ribozyme ay binubuo ng parehong RNA at mga molekulang protina. Sa mga ribonucleases, ang istraktura ng RNA ay mahalaga upang maisagawa ang proseso ng catalytic.

Sa cellular na kapaligiran, ang ribonuclease P ay kumikilos sa parehong paraan tulad ng mga catalysts ng protina, ang pagputol ng mga precursor ng paglipat ng RNA upang makabuo ng isang mature na 5 'na pagtatapos.

Ang komplikadong ito ay may kakayahang kilalanin ang mga motif na ang mga pagkakasunud-sunod ay hindi nagbago sa kurso ng ebolusyon (o nagbago ng napakaliit) ng mga naunang paglipat ng RNA. Upang itali ang substrate na may ribozyme, hindi ito gumagawa ng malawak na paggamit ng pampuno sa pagitan ng mga base.

Nag-iiba sila mula sa nakaraang pangkat (hammerhead ribozymes) at RNA na katulad sa isang ito, sa pamamagitan ng panghuling produkto ng hiwa: ang ribonuclease ay gumagawa ng isang 5 'pospeyt na pagtatapos.

Bakla na ribosom

Ang mga pag-aaral ng istraktura ng ribosom ng bakterya ay humantong sa konklusyon na mayroon din itong mga katangian ng isang ribozyme. Ang site na namamahala ng catalysis ay matatagpuan sa 50S subunit.

Ebolusyonaryong implikasyon ng ribozymes

Ang pagtuklas ng mga RNA na may catalytic capacities ay humantong sa henerasyon ng mga hypotheses na may kaugnayan sa pinagmulan ng buhay at ang ebolusyon nito sa mga hindi sinasadyang yugto.

Ang molekulang ito ay ang batayan para sa "maagang mundo ng RNA" hypothesis. Sinusuportahan ng maraming mga may-akda ang hypothesis na, bilyun-bilyong taon na ang nakalilipas, ang buhay ay dapat na nagsimula sa isang tiyak na molekula na may kakayahang mag-catalyze ng sariling mga reaksyon.

Kaya, ang mga ribozyme ay lilitaw na mga potensyal na kandidato para sa mga molekula na nagmula sa mga unang anyo ng buhay.

Mga Sanggunian

1. Devlin, TM (2004). Biochemistry: aklat-aralin na may mga klinikal na aplikasyon. Baligtad ko.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Tatlumpu't limang taon ng pananaliksik sa mga ribozyme at kataliko na catalysis ng asido: saan tayo tatayo ngayon ?. F1000Research, 5, F1000 Faculty Rev-1511.
3. Strobel, SA (2002). Ribozyme / Catalytic RNA. Encyclopedia ng Molecular Biology.
4. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). Mga Batayan ng Biochemistry. Panamerican Medical Ed.
5. Walter, NG, & Engelke, DR (2002). Ribozymes: catalytic RNAs na nagpuputol ng mga bagay, gumawa ng mga bagay, at gumagawa ng kakaiba at kapaki-pakinabang na trabaho. Biologist (London, England), 49 (5), 199.
6. Watson, JD (2006). Molekular na biyolohiya ng gene. Panamerican Medical Ed.