- Tarihi bakış açısı
- Katalizin özellikleri
- Ribozim türleri
- Grup I'in intronları
- Grup II intronları
- Grup III intronları
- Ribonükleaz P
- Bakteriyel ribozom
- Ribozimlerin evrimsel etkileri
- Referanslar
Ribozimler katalitik kapasiteli RNA (ribonükleik asit), vücutta meydana gelen kimyasal reaksiyonlar hızlandırma yeteneğine sahiptir. Bazı ribozimler tek başlarına hareket edebilirken, diğerleri etkili bir şekilde katalizlemek için bir proteinin varlığına ihtiyaç duyar.
Şimdiye kadar keşfedilen ribozimler, transfer RNA moleküllerinin oluşum reaksiyonlarına ve ekleme reaksiyonlarına katılır: intronların RNA moleküllerinden, haberci, transfer veya ribozomal olsun, uzaklaştırılmasına katılan transesterifikasyon. İşlevlerine bağlı olarak beş gruba ayrılırlar.
Kaynak: Frédéric Dardel, Wikimedia Commons'tan
Ribozimlerin keşfi birçok biyologun ilgisini çekti. Bu katalitik RNA'lar, muhtemelen ilk yaşam formlarına yol açan moleküller için potansiyel bir aday olarak önerildi.
Dahası, birçok virüs gibi, RNA'yı genetik materyal olarak kullanırlar ve çoğu katalitiktir. Bu nedenle ribozimler, bu katalizörlere saldırmayı amaçlayan ilaçların oluşturulması için fırsatlar sunar.
Tarihi bakış açısı
Uzun yıllar boyunca biyolojik katalize katılabilen tek moleküllerin proteinler olduğuna inanılıyordu.
Proteinler, her biri farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olan yirmi amino asitten oluşur ve alfa helisler ve beta tabakalar gibi çok çeşitli karmaşık yapılarda kümelenmelerine izin verir.
1981'de, ilk ribozimin keşfi gerçekleşti ve katalize edebilen tek biyolojik moleküllerin proteinler olduğu paradigması sona erdi.
Enzimlerin yapıları, bir substratın alınmasına ve onu belirli bir ürüne dönüştürmesine izin verir. RNA molekülleri ayrıca reaksiyonları katlama ve katalize etme yeteneğine sahiptir.
Gerçekte, bir ribozimin yapısı, aktif bölge, substrat bağlanma sahası ve kofaktör bağlanma sahası gibi en belirgin kısımlarının tümü ile bir enzimin yapısına benzer.
RNAse P, keşfedilen ilk ribozimlerden biridir ve hem proteinlerden hem de RNA'dan oluşur. Daha büyük öncüllerden başlayarak transfer RNA moleküllerinin oluşumuna katılır.
Katalizin özellikleri
Ribozimler, 10 büyüklüğe göre fosforil grup transfer reaksiyonları hızlandırma yeteneğine katalitik RNA molekülleridir 5 ila 10 11 .
Laboratuvar deneylerinde, fosfat transesterifikasyon gibi diğer reaksiyonlara da katıldıkları gösterilmiştir.
Ribozim türleri
Beş sınıf veya ribozim türü vardır: bunlardan üçü kendi kendini değiştiren reaksiyonlara katılırken, geri kalan iki tanesi (ribonükleaz P ve ribozomal RNA) katalitik reaksiyonda farklı bir substrat kullanır. Başka bir deyişle, katalitik RNA dışında bir molekül.
Grup I'in intronları
Bu tip intronlar, parazitlerin, mantarların, bakterilerin ve hatta virüslerin (bakteriyofaj T4 gibi) mitokondriyal genlerinde bulunmuştur.
Örneğin, Tetrahymena thermofila türünün protozoasında, bir dizi adımda ribozomal RNA öncüsünden bir intron çıkarılır: ilk olarak, bir nükleotid veya bir guanozin nükleozidi, intronu eksonla birleştiren fosfodiester bağı ile reaksiyona girer - reaksiyon transesterifikasyon.
Serbest ekson daha sonra intronun alıcı grubunun sonundaki ekson-intron fosfodiester bağında aynı reaksiyonu gerçekleştirir.
Grup II intronları
Grup II intronları, bu RNA'lar kendi kendine ekleme yapabildikleri için "kendi kendine ekleme" olarak bilinir. Bu kategorideki intronlar, mantar soyundaki mitokondriyal RNA öncülerinde bulunur.
Grup I ve II ve P ribonükleazlar (aşağıya bakınız), uzunluk olarak birkaç yüz nükleotiğe ulaşabilen ve karmaşık yapılar oluşturabilen büyük moleküller olarak karakterize edilen ribozimlerdir.
Grup III intronları
Grup III intronları "kendi kendini kesen" RNA olarak adlandırılır ve bitki patojenik virüslerde tanımlanmıştır.
Bu RNA'lar, birçok birim içeren öncüllerden başlayarak, genomik RNA'ların olgunlaşma reaksiyonunda kendilerini kesebilme özelliğine sahiptir.
Bu grupta en popüler ve üzerinde çalışılmış ribozimlerden biridir: çekiç başlı ribozim. Bu, viroidler adı verilen bitkilerin ribonükleik bulaşıcı ajanlarında bulunur.
Bu ajanlar, sürekli bir RNA zincirinde kendisinin birden fazla kopyasını yaymak ve üretmek için kendi kendini parçalama sürecini gerektirir.
Viroidler birbirinden ayrılmalıdır ve bu reaksiyon, bağlantı bölgesinin her iki tarafında bulunan RNA dizisi tarafından katalize edilir. Bu dizilerden biri de "çekiç başlı" olup, ikincil yapısının bu enstrümana benzerliğinden dolayı adlandırılmıştır.
Ribonükleaz P
Dördüncü tip ribozim, hem RNA hem de protein moleküllerinden oluşur. Ribonükleazlarda RNA'nın yapısı, katalitik süreci gerçekleştirmek için hayati önem taşır.
Hücresel ortamda ribonükleaz P, olgun bir 5 'ucu oluşturmak için transfer RNA öncüllerini keserek protein katalizörleriyle aynı şekilde hareket eder.
Bu kompleks, transfer RNA öncüllerinin evrim sürecinde dizileri değişmemiş (veya çok az değişmiş) motifleri tanıyabilir. Substratı ribozim ile bağlamak için, bazlar arasında kapsamlı bir tamamlayıcılık kullanmaz.
Bir önceki gruptan (çekiç başlı ribozimler) ve buna benzer RNA'lardan, kesimin son ürünü ile farklılık gösterirler: ribonükleaz 5 'fosfat ucu üretir.
Bakteriyel ribozom
Bakterilerin ribozomunun yapısıyla ilgili araştırmalar, bunun aynı zamanda bir ribozom özelliklerine sahip olduğu sonucuna varmıştır. Katalizden sorumlu site, 50S alt biriminde bulunur.
Ribozimlerin evrimsel etkileri
Katalitik kapasiteye sahip RNA'ların keşfi, yaşamın kökeni ve başlangıç aşamalarındaki evrimi ile ilgili hipotezlerin üretilmesine yol açmıştır.
Bu molekül, "RNA'nın erken dünyası" hipotezinin temelini oluşturur. Birkaç yazar, milyarlarca yıl önce, yaşamın kendi reaksiyonlarını katalize etme yeteneğine sahip belirli bir molekülle başlamış olması gerektiği hipotezini desteklemektedir.
Dolayısıyla, ribozimler, yaşamın ilk formlarını oluşturan bu moleküller için potansiyel adaylar olarak görünmektedir.
Referanslar
- Devlin, TM (2004). Biyokimya: klinik uygulamaları olan ders kitabı. Tersine döndüm.
- Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R. ve Nübel, C. (2016). Ribozimler ve nükleik asit katalizi üzerine otuz beş yıllık araştırma: bugün neredeyiz? F1000Research, 5, F1000 Fakülte Rev-1511.
- Strobel, SA (2002). Ribozim / Katalitik RNA. Moleküler Biyoloji Ansiklopedisi.
- Voet, D., Voet, JG ve Pratt, CW (2014). Biyokimyanın Temelleri. Panamerican Medical Ed.
- Walter, NG ve Engelke, DR (2002). Ribozimler: Bir şeyleri kesen, bir şeyler yapan ve garip ve faydalı işler yapan katalitik RNA'lar. Biyolog (Londra, İngiltere), 49 (5), 199.
- Watson, JD (2006). Genin moleküler biyolojisi. Panamerican Medical Ed.