Đặc điểm và loại Ribozyme



các ribozyme chúng là RNA (axit ribonucleic) có khả năng xúc tác, nghĩa là có khả năng đẩy nhanh các phản ứng hóa học xảy ra trong cơ thể sinh vật. Một số ribozyme có thể hoạt động một mình, trong khi một số khác cần sự hiện diện của protein để thực hiện xúc tác hiệu quả.

Các ribozyme được phát hiện cho đến nay có liên quan đến các phản ứng tạo ra các phân tử RNA chuyển và trong các phản ứng của nối: transester hóa liên quan đến việc loại bỏ các intron khỏi các phân tử RNA, cho dù là sứ giả, chuyển hoặc ribosome. Tùy thuộc vào chức năng của chúng, chúng được phân thành năm nhóm.

Việc phát hiện ra ribozyme đã làm dấy lên sự quan tâm của nhiều nhà sinh học. Những RNA xúc tác này đã được đề xuất như một ứng cử viên tiềm năng cho các phân tử, có thể, đã tạo ra những dạng sống đầu tiên.

Ngoài ra, vì nhiều virus sử dụng RNA làm vật liệu di truyền và nhiều trong số chúng là xúc tác. Do đó, ribozyme tạo cơ hội cho việc tạo ra các loại thuốc tìm cách tấn công các chất xúc tác này.

Chỉ số

  • 1 quan điểm lịch sử
  • 2 Đặc điểm của xúc tác
  • 3 loại ribozyme
    • 3.1 Intron của nhóm I
    • 3.2 Intron của nhóm II
    • 3.3 Intron của nhóm III
    • 3,4 Ribonuclease P
    • 3.5 Ribosome vi khuẩn
  • 4 Ý nghĩa tiến hóa của ribozyme
  • 5 tài liệu tham khảo

Quan điểm lịch sử

Trong nhiều năm, người ta tin rằng các phân tử duy nhất có khả năng tham gia xúc tác sinh học là protein.

Protein bao gồm hai mươi axit amin - mỗi loại có các tính chất vật lý và hóa học khác nhau - cho phép chúng được nhóm lại thành một loạt các cấu trúc phức tạp, chẳng hạn như xoắn alpha và các tấm beta.

Năm 1981, việc phát hiện ra ribozyme đầu tiên đã xảy ra, chấm dứt mô hình rằng các phân tử sinh học duy nhất có khả năng thực hiện xúc tác là protein..

Các cấu trúc của các enzyme cho phép lấy một chất nền và biến nó thành một sản phẩm nhất định. Các phân tử RNA cũng có khả năng gấp và xúc tác các phản ứng.

Trên thực tế, cấu trúc của ribozyme tương tự như enzyme, với tất cả các phần nổi bật nhất của nó, chẳng hạn như vị trí hoạt động, vị trí liên kết cơ chất và vị trí gắn kết đồng yếu tố..

RNAse P là một trong những ribozyme đầu tiên được phát hiện và bao gồm cả protein và RNA. Nó tham gia vào việc tạo ra các phân tử RNA chuyển bắt đầu từ các tiền chất lớn hơn.

Đặc điểm của xúc tác

Ribozyme là các phân tử RNA xúc tác có khả năng tăng tốc các phản ứng chuyển của nhóm phosphoryl theo thứ tự cường độ 10.5 đến 1011.

Trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, chúng cũng đã được chứng minh là tham gia vào các phản ứng khác, chẳng hạn như transester hóa phosphate.

Các loại ribozyme

Có năm loại hoặc loại ribozyme: ba trong số này tham gia vào các phản ứng tự sửa đổi, trong khi hai loại còn lại (ribonase P và RNA ribosome) sử dụng một chất nền khác nhau trong phản ứng xúc tác. Nói cách khác, một phân tử khác với RNA xúc tác.

Intron của nhóm I

Loại intron này đã được tìm thấy trong các gen của ty thể của ký sinh trùng, nấm, vi khuẩn và thậm chí cả virus (như vi khuẩn T4).

Ví dụ, trong động vật nguyên sinh của loài Tetrahymena thermofila, một intron được loại bỏ khỏi tiền chất RNA ribosome trong một loạt các bước: đầu tiên, nucleoside hoặc guanosine nucleoside phản ứng với liên kết phosphodiester liên kết intron với phản ứng exon-transester hóa.

Sau đó, exon tự do thực hiện phản ứng tương tự trong liên kết phosphodiester exon-intron ở cuối nhóm chấp nhận intron.

Intron nhóm II

Các intron của nhóm II được gọi là "autoempalme", ​​vì các RNA này có khả năng tự liên kết. Các intron của thể loại đó được tìm thấy trong các tiền chất của RNA ti thể trong dòng dõi của nấm.

Nhóm I và II và ribonuclease P (xem bên dưới) là các ribozyme được đặc trưng bởi các phân tử lớn, có thể đạt tới hàng trăm nucleotide và tạo thành các cấu trúc phức tạp.

Intron của nhóm III

Các intron của nhóm III được gọi là RNA "autocortable" và đã được xác định trong các virus gây bệnh của thực vật.

Những RNA này có đặc thù là có thể tự cắt trong phản ứng trưởng thành của RNA gen, bắt đầu từ tiền chất với nhiều đơn vị.

Trong nhóm này là một trong những ribozyme phổ biến và được nghiên cứu nhiều nhất: đầu búa ribozyme. Điều này được tìm thấy trong các tác nhân ribonucleic truyền nhiễm của thực vật, được gọi là viroids.

Các tác nhân này đòi hỏi quá trình tự phân tách để nhân giống và tạo ra một số bản sao của chúng trong chuỗi RNA liên tục.

Các viroid phải được tách ra khỏi nhau và phản ứng này được xúc tác bởi trình tự RNA được tìm thấy ở cả hai phía của vùng liên kết. Một trong những trình tự này là "đầu búa" và được đặt tên cho sự giống nhau của cấu trúc thứ cấp của nó với nhạc cụ này.

Ribonuclease P

Loại ribozyme thứ tư được hình thành bởi cả phân tử RNA và protein. Trong ribonuclease, cấu trúc RNA rất quan trọng để thực hiện quá trình xúc tác.

Trong môi trường tế bào, ribonuclease P hoạt động giống như các chất xúc tác protein, bằng cách cắt các tiền chất RNA chuyển để tạo ra kết thúc 5 'trưởng thành.

Phức tạp này có thể thực hiện việc nhận biết các họa tiết mà trình tự của chúng không thay đổi trong quá trình tiến hóa (hoặc đã thay đổi rất ít) của tiền chất RNA chuyển. Để liên kết cơ chất với ribozyme, nó không sử dụng rộng rãi sự bổ sung giữa các cơ sở.

Chúng khác với nhóm trước (ribozyme đầu búa) và RNA tương tự như thế này, bởi sản phẩm cuối cùng của quá trình cắt: ribonuclease tạo ra một phosphate cuối 5 '.

Ribosome vi khuẩn

Các nghiên cứu về cấu trúc của ribosome của vi khuẩn đã cho phép kết luận rằng điều này cũng có tính chất của ribozyme. Vị trí chịu trách nhiệm cho xúc tác nằm trong tiểu đơn vị 50S.

Ý nghĩa tiến hóa của ribozyme

Việc phát hiện ra các RNA có khả năng xúc tác đã tạo ra sự phát sinh các giả thuyết liên quan đến nguồn gốc sự sống và sự tiến hóa của nó trong các giai đoạn phát triển.

Phân tử này là cơ sở của giả thuyết "thế giới RNA nguyên thủy". Một số tác giả ủng hộ giả thuyết rằng, hàng tỷ năm trước, sự sống phải bắt đầu bằng một phân tử nhất định có khả năng xúc tác cho các phản ứng của chính nó.

Do đó, ribozyme dường như là ứng cử viên tiềm năng cho các phân tử này bắt nguồn từ những dạng sống đầu tiên.

Tài liệu tham khảo

  1. Devlin, T. M. (2004). Hóa sinh: sách giáo khoa với các ứng dụng lâm sàng. Tôi đã đảo ngược.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymousus, R., & Nzigel, C. (2016). Ba mươi lăm năm nghiên cứu về ribozyme và xúc tác axit nucleic: chúng ta đang đứng ở đâu hôm nay? F1000Research, 5, F1000 Khoa Rev-1511.
  3. Strobel, S. A. (2002). Ribozyme / RNA xúc tác. Bách khoa toàn thư sinh học phân tử.
  4. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2014). Nguyên tắc cơ bản của hóa sinh. Ed. Panamericana Y tế.
  5. Walter, N. G., & Engelke, D. R. (2002). Ribozyme: RNA xúc tác cắt mọi thứ, tạo ra mọi thứ và làm những công việc kỳ lạ và hữu ích. Nhà sinh vật học (London, Anh), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Sinh học phân tử của gen. Ed. Panamericana Y tế.