RIBOZĪMI: RAKSTURLIELUMI UN VEIDI - BIOLOĢIJA - 2025

The ribozīmiem ir RNS (ribonukleīnskābe) ar katalītisko jaudu, tas spēj paātrināt ķīmiskās reakcijas, kas rodas organismā. Daži ribozīmi var darboties atsevišķi, bet citiem, lai efektīvi katalizētu, nepieciešama olbaltumvielu klātbūtne.

Līdz šim atklātie ribozīmi piedalās pārvietojošo RNS molekulu ģenerēšanas reakcijās un splicing reakcijās: pāresterificēšanā, kas piedalās intronu noņemšanā no RNS molekulām, neatkarīgi no tā, vai tās ir Messenger, transfer vai ribosomas. Atkarībā no funkcijas tos iedala piecās grupās.

Avots: Frédéric Dardel, no Wikimedia Commons

Ribozīmu atklāšana ir izraisījusi daudzu biologu interesi. Šīs katalītiskās RNS ir ierosinātas kā potenciāls kandidāts molekulām, kuras, iespējams, izraisīja pirmās dzīvības formas.

Turklāt, tāpat kā daudzi vīrusi, RNS izmanto kā ģenētisko materiālu, un daudzi no tiem ir katalītiski. Tāpēc ribozīmi piedāvā iespējas tādu narkotiku radīšanai, kuru mērķis ir uzbrukt šiem katalizatoriem.

Vēsturiskā perspektīva

Daudzus gadus tika uzskatīts, ka vienīgās molekulas, kas spēj piedalīties bioloģiskajā katalīzē, ir olbaltumvielas.

Olbaltumvielas sastāv no divdesmit aminoskābēm - katrai no tām ir atšķirīgas fizikālās un ķīmiskās īpašības -, kas ļauj tām sagrupēties visdažādākajās sarežģītajās struktūrās, piemēram, alfa helicēs un beta loksnēs.

1981. gadā notika pirmā ribozīma atklāšana, beidzoties paradigmai, ka vienīgās bioloģiskās molekulas, kuras spēj katalizēt, ir olbaltumvielas.

Fermentu struktūras ļauj uzņemt substrātu un pārveidot to par noteiktu produktu. RNS molekulām ir arī šī spēja salocīt un katalizēt reakcijas.

Faktiski ribozīma struktūra atgādina enzīma struktūru ar visām tā ievērojamākajām daļām, piemēram, aktīvo vietu, substrāta saistīšanas vietu un kofaktora saistīšanās vietu.

RNSāze P bija viens no pirmajiem ribozīmiem, kas tika atklāts, un sastāv no olbaltumvielām un RNS. Tas piedalās RNS pārneses molekulu veidošanā, sākot no lielākiem prekursoriem.

Katalīzes raksturojums

Ribozīmi ir katalītiskas RNS molekulas, kas spēj paātrināt fosforilgrupu pārnešanas reakcijas ar diapazonu no 10 ⁵ līdz 10 ¹¹ .

Laboratorijas eksperimentos tika pierādīts, ka viņi piedalās arī citās reakcijās, piemēram, fosfāta pāresterificēšanā.

Ribozīmu veidi

Pastāv piecas ribozīmu klases vai veidi: trīs no tiem piedalās pašmodificējošās reakcijās, bet atlikušajās divās (ribonukleāze P un ribosomāla RNS) katalītiskajā reakcijā tiek izmantots atšķirīgs substrāts. Citiem vārdiem sakot, molekula, kas nav katalītiskā RNS.

I grupas introni

Šāda veida introni ir atrasti parazītu, sēnīšu, baktēriju un pat vīrusu mitohondriju gēnos (piemēram, bakteriofāgā T4).

Piemēram, Tetrahymena thermofila sugas vienšūņos no ribosomu RNS prekursora intronu noņem virknē darbību: vispirms nukleotīds vai guanosīna nukleozīds reaģē ar fosfodiestera saiti, kas pievienojas intronam ar eksona reakciju. pāresterificēšana.

Tad brīvais eksons veic tādu pašu reakciju eksona-introna fosfodiestera saitē intronu akceptoru grupas beigās.

II grupas introni

II grupas introni ir zināmi kā "sevis splicēšana", jo šīs RNS spēj pats splicēt. Šīs kategorijas introni ir sastopami sēnīšu cilmes mitohondriju RNS prekursoros.

I un II grupa un ribonukleāzes P (skatīt zemāk) ir ribozīmi, ko raksturo lielas molekulas, kuru garums var sasniegt vairākus simtus nukleotiku un veido sarežģītas struktūras.

III grupas introni

III grupas intronus sauc par "pašgriešanas" RNS un ir identificēti augu patogēnos vīrusos.

Šīm RNS ir tāda īpatnība, ka tās var samazināt sevi genoma RNS nogatavināšanas reakcijā, sākot no prekursoriem ar daudzām vienībām.

Šajā grupā ir viens no populārākajiem un pētītajiem ribozīmiem: āmura galvas ribozīms. Tas ir atrodams augu ribonukleāro infekcijas izraisītājos, kurus sauc par viroīdiem.

Šiem aģentiem ir nepieciešams pašizšķelšanās process, lai nepārtrauktā RNS ķēdē izplatītos un iegūtu vairākas sevis kopijas.

Viroīdi ir jānodala viens no otra, un šo reakciju katalizē RNS secība, kas atrodama abpus savienojuma reģionam. Viena no šīm sekvencēm ir “āmura galva”, un tā nosaukta par tās sekundārās struktūras līdzību ar šo instrumentu.

Ribonukleāze P

Ceturto ribozīma veidu veido gan RNS, gan olbaltumvielu molekulas. Ribonukleāzēs RNS struktūrai ir būtiska nozīme, lai veiktu katalītisko procesu.

Šūnu vidē ribonukleāze P darbojas tāpat kā olbaltumvielu katalizatori, sagriežot pārnešanas RNS prekursorus, lai iegūtu nobriedušu 5 'galu.

Šis komplekss spēj atpazīt motīvus, kuru sekvences nav mainījušās (vai ir mainījušas ļoti maz) pārejas RNS priekšgājēji. Lai saistītu substrātu ar ribozīmu, tas neizmanto plašu papildināmību starp bāzēm.

Pēc griezuma gala produkta tie atšķiras no iepriekšējās grupas (āmura galviņu ribozīmi) un RNS, kas ir līdzīgi šai, ar ribonukleāzes palīdzību veidojas 5 'fosfāta gals.

Baktēriju ribosoma

Baktēriju ribosomas struktūras pētījumi ļāva secināt, ka tai ir arī ribozīma īpašības. Par katalīzi atbildīgā vieta atrodas 50S apakšvienībā.

Ribozīmu evolūcijas sekas

RNS ar katalītiskām spējām atklāšana ir radījusi hipotēzes, kas saistītas ar dzīvības izcelsmi un tās attīstību sākuma posmos.

Šī molekula ir hipotēzes par "agrīnu RNS pasauli" pamatā. Vairāki autori atbalsta hipotēzi, ka pirms miljardiem gadu dzīvei vajadzēja sākties ar noteiktu molekulu, kurai ir iespējas katalizēt savas reakcijas.

Tādējādi ribozīmi, šķiet, ir potenciālie kandidāti šīm molekulām, kuru izcelsme bija pirmās dzīvības formas.

Atsauces

1. Devlins, TM (2004). Bioķīmija: mācību grāmata ar klīnisko pielietojumu. Es apgriezos.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Trīsdesmit piecu gadu pētījumi par ribobimiem un nukleīnskābju katalīzi: kur mēs šodien atrodamies ?. F1000Research, 5, F1000 fakultāte, red-1511.
3. Strobel, SA (2002). Ribozīms / katalītiskā RNS. Molekulārās bioloģijas enciklopēdija.
4. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). Bioķīmijas pamati. Panamerican Medical Ed.
5. Valters, NG, & Engelke, DR (2002). Ribozīmi: katalītiskās RNS, kas sagriež lietas, veido lietas un veic nepāra un noderīgus darbus. Biologs (Londona, Anglija), 49 (5), 199.
6. Vatsons, JD (2006). Gēna molekulārā bioloģija. Panamerican Medical Ed.