Ribozymer

Et ribozym (forkortelse for " ribonukleinsyre " og " enzym "), også kaldet enzymatisk RNA eller katalytisk RNA, er et RNA- molekyle , der har en katalytisk virkning. Mange naturligt forekommende ribozymer katalyserer spaltningen af ​​sig selv eller andre RNA-molekyler, desuden sker dannelsen af ​​en peptidbinding i proteiner ved hjælp af rRNA - ribosomet . Som en del af forskningen i livets oprindelse var det muligt at skabe kunstige ribozymer af typen RNA-polymerase , der var i stand til at katalysere deres egen samling under visse betingelser [1] . De første laboratorieprøver viste en lav katalytisk evne: de formår ikke at samle mere end 14 nukleotider i en kæde på 24 timer, hvorefter de nedbrydes på grund af hydrolyse af phosphodiesterbindinger , men resultatet forbedres gradvist: i 2011, en værdi på 95 nukleotider blev nået [2] .

Discovery

Før opdagelsen af ​​ribozymer blev enzymer  - proteiner med katalytiske egenskaber [3] - anset for at være de eneste organiske katalysatorer . I 1967 foreslog Carl Woese , Francis Crick og Leslie Orgel første gang, at RNA kunne være en katalysator. Denne antagelse var baseret på det faktum, at RNA kan danne en kompleks sekundær struktur [4] . Det er nu kendt, at ribozymer og mange andre RNA-molekyler har en kompleks tertiær struktur [5] .

RNA-katalytisk aktivitet blev først opdaget i 1980'erne i præ-rRNA af Thomas Check , som studerede RNA-splejsning i ciliatet Tetrahymena thermophila , og Sidney Altman (Altman), som arbejdede med den bakterielle ribonuklease P.

Ribozymet viste sig at være en del af Tetrahymena pre-rRNA-molekylet kodet af intronen af ​​det ekstrakromosomale rDNA-gen; denne region udførte autosplejsning, det vil sige, at den skåret ud under rRNA-modning. Katalytisk aktivitet blev også fundet i RNA-underenheden af ​​ribonuklease P-komplekset involveret i behandlingen af ​​pre- tRNA (efterfølgende beviste Altman, at denne aktivitet kan tilvejebringes af ribozymet uden deltagelse af proteiner).

I 1989 modtog Chek og Altman (nogle gange stavet "Altman" på russisk) Nobelprisen i kemi for "opdagelse af RNA's katalytiske egenskaber" [6] .

Udtrykket ribozym blev opfundet af Kelly Krueger et al. i en artikel publiceret i tidsskriftet Cell i 1982.

Handling

Selvom de fleste ribozymer sjældent findes i celler, er de nogle gange meget vigtige for deres eksistens. For eksempel er den aktive del af ribosomet  , den molekylære maskine, der oversætter proteiner fra RNA, et ribozym.

Nogle ribozymer indeholder ofte divalente metalioner som cofaktorer , såsom Mg2 + .

Det faktum, at RNA kan indeholde arvelig information, gjorde det muligt for Walter Gilbert at antyde, at RNA i oldtiden blev brugt både som genetisk materiale og som katalysatorer og strukturelle komponenter i cellen, og efterfølgende blev disse roller omfordelt mellem DNA og proteiner . Denne hypotese er nu kendt som RNA World Hypothesis .

Hvis RNA var de første molekylære maskiner, der blev brugt i tidlige levende celler, så kan de ribozymer, der eksisterer i dag (for eksempel ribosomets apparat ) betragtes som levende fossiler - prøver af levende ting sammensat af nukleinsyrer.

Nylige undersøgelser af prionfoldning viser , at RNA kan katalysere proteinfoldning til patologiske konfigurationer, der ligner chaperone -enzymer [7] .

Kendte ribozymer

Naturlige ribozymer

Følgende ribozymer er blevet fundet i naturen:

Syntetiske ribozymer

Efter opdagelsen af ​​naturlige ribozymer begyndte forskningen på nye syntetiske ribozymer skabt in vitro. For eksempel er selvspalende RNA'er med høj katalytisk aktivitet blevet opnået.

Tan og Breaker [8] isolerede selvspalende RNA'er ved at udvælge tilfældigt genererede fragmenter fra RNA. Blandt de syntetiske ribozymer er der nogle, der har en unik struktur, som ikke findes eller findes i naturen, samt andre, der minder meget om det naturlige ribozym af hammerhead-typen .

En metode til påvisning af syntetiske ribozymer er den evolutionære metode. Denne tilgang er afhængig af den dobbelte natur af RNA, som både er en katalysator og en informationskæde. På grund af denne dualitet er det ret nemt at skabe en bred vifte af RNA-katalysatorer ved hjælp af polymerase -type enzymer . De resulterende ribozymer undergår mutationer ved revers transkription ved hjælp af reverse transkriptaser til at danne cDNA - fragmenter under den mutagene polymerasekædereaktion .

Se også

Noter

  1. ↑ Johnston W., Unrau P., Lawrence M., Glasner M., Bartel D. RNA-katalyseret RNA-polymerisation: nøjagtig og generel RNA-templeret primerforlængelse  //  Science : journal. - 2001. - Bd. 292 , nr. 5520 . - S. 1319-1325 . — PMID 11358999 . Arkiveret fra originalen den 27. februar 2012.
  2. ↑ Aniela Wochner, James Attwater, Alan Coulson, Philipp Holliger. Ribozyme-katalyseret transkription af et aktivt ribozym  (engelsk)  // Science : journal. - 2011. - Bd. 332 , nr. 6026 . - S. 209-212 .
  3. ↑ Enzymdefinition Arkiveret 20. august 2008 på Wayback Machine Dictionary.com Tilgået 6. april 2007
  4. ↑ Carl Woese, The Genetic Code (New York: Harper and Row, 1967).
  5. ↑ Nils G. Walter, John M. Burke, David P. Millar. Stabiliteten af ​​hårnåleribozymets tertiære struktur er styret af interdomæneforbindelsen. Nature Structural Biology, 1999, 6, s. 544-549 doi:10.1038/9316
  6. ↑ Nobelprisen i kemi 1989 Arkiveret 4. december 2008 på Wayback Machine tildelt Thomas Check og Sidney Altman "for deres opdagelse af RNA's katalytiske egenskaber".
  7. ↑ "Prionproteinkonvertering in vitro" af S. Supattapone (2004) i Journal of Molecular Medicine bind 82, side 348-356.
  8. ↑ Jin Tang og Ronald R. Breaker. Strukturel mangfoldighed af selvspalende ribozymer  (engelsk)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 1997. - Bd. 97 , nr. 11 . - P. 5784-5789 . — PMID 10823936 .

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier