РИБОЦИМИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ И ВРСТЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У рибозоме су РНК (рибонуклеинска киселина) са каталитичком капацитета, да је у стању да убрза хемијске реакције јављају у телу. Неки рибозими могу деловати сами, док је другима потребно присуство протеина да би се ефикасно катализирало.

До сада откривени рибозими учествују у реакцијама генерисања молекула трансферних РНА и у реакцијама спајања: трансетерификација која учествује у уклањању интрона из РНА молекула, било да је гласник, трансфер или рибосомал. Овисно о њиховој функцији, сврставају се у пет група.

Извор: Фредериц Дардел, из Викимедиа Цоммонс

Откриће рибозима изазвало је интересовање многих биолога. Ове каталитичке РНК су предложене као потенцијални кандидат молекула који су вероватно створили прве животне форме.

Поред тога, попут многих вируса, они користе РНК као генетски материјал и многи од њих су каталитички. Стога рибозими нуде могућности за стварање лекова који желе да нападну ове катализаторе.

Историјска перспектива

Дуго година се веровало да су једини молекули способни да учествују у биолошкој катализи били протеини.

Протеини се састоје од двадесет аминокиселина - свака са различитим физичким и хемијским својствима - које им омогућавају да се групишу у широк спектар сложених структура, као што су алфа хелике и бета листови.

1981. године дошло је до открића првог рибозима, чиме је окончана парадигма да су једини биолошки молекули способни за катализацију протеини.

Структуре ензима омогућавају узимање супстрата и претварање га у одређени производ. Молекули РНА такође имају ову способност сакупљања и катализације реакција.

У ствари, структура рибозима подсећа на ензим са свим његовим најистакнутијим деловима, као што су активно место, место везивања супстрата и место везања кофактора.

РНАза П је била један од првих откривених рибозима и састоји се од протеина и РНА. Учествује у стварању преносних РНА молекула почевши од већих прекурсора.

Карактеристике катализе

Рибоцими су каталитички РНА молекули способни да убрзају реакције преноса фосфорилне групе реда наредбе магнитуде 10 ⁵ до 10 ¹¹ .

Такође се показало да у лабораторијским експериментима учествују и у другим реакцијама, као што је фосфатна трансетерификација.

Врсте рибозима

Постоји пет класа или врста рибозима: три од њих учествују у само-модификујућим реакцијама, док преостала два (рибонуклеаза П и рибосомална РНА) користе другачији супстрат у каталитичкој реакцији. Другим речима, молекул који није каталитичка РНА.

Интрони И групе

Ова врста интрона пронађена је у митохондријским генима паразита, гљивица, бактерија, па чак и вируса (попут бактериофага Т4).

На пример, у протозои врсте Тетрахимена тхермофила, интрон се уклања из прекурсора рибосомалне РНК у низу корака: прво, нуклеотид или нуклеозид гванозина реагује са фосфодиестерском везом која спаја интрон са егзоновом реакцијом трансетерификације.

Слободни егзон тада изводи исту реакцију на везиви фосфодиестер егон-интрон на крају акцепторске групе интра.

Интрони ИИ групе

Интрони групе ИИ познати су и као „самозаваривање“, будући да су ове РНК способне за самозаваривање. Интрони у овој категорији налазе се у прекурсорима митохондрија РНА у роду гљивица.

Групе И и ИИ и П рибонуклеазе (види доле) су рибозими окарактерисани великим молекулима, који могу досећи до неколико стотина нуклеотика и формирају сложене структуре.

Интрони ИИИ групе

Интрони групе ИИИ се називају „саморезујућа“ РНА и идентификовани су у биљним патогеним вирусима.

Ове РНК имају особину да могу да се пресече у реакцији сазревања генских РНА, почевши од прекурсора са много јединица.

У овој групи је један од најпопуларнијих и проучаваних рибозима: рибозим чекића. Ово се налази у рибонуклеинским инфективним агентима биљака, који се називају вироиди.

Овим агенсима је потребан поступак само-цепања да би се пропагирали и произвели вишеструких копија себе у континуираном ланцу РНА.

Вироиди се морају одвојити један од другог, а ова реакција је катализована РНК секвенцом која се налази на обе стране региона спајања. Једна од тих секвенци је "чекића глава" и названа је по сличности своје секундарне структуре овом инструменту.

Рибонуцлеасе П

Четврти тип рибозима састоји се од молекула РНА и протеина. У рибонуклеазама, структура РНА је од виталне важности за спровођење каталитичког процеса.

У ћелијском окружењу рибонуклеаза П делује на исти начин као протеин катализатори, сечећи прекурсоре преноса РНА да би створио зрели 5 'крај.

Овај комплекс је способан да препозна мотиве чији се низови нису променили током еволуције (или су променили врло мало) прекурсора преноса РНА. Да би супстрат везивао рибозим, не користи се комплементарност између база.

Разликују се од претходне групе (рибозази чекића) и РНА сличних овој, по крајњем производу пресека: рибонуклеаза даје 5 'фосфатни крај.

Бактеријски рибосом

Студије структуре рибосома бактерија довеле су до закључка да он такође има својства рибозима. Место задужено за катализу налази се у подјединици 50С.

Еволуцијске импликације рибозима

Откривање РНА са каталитичким капацитетом довело је до стварања хипотеза које су се односиле на порекло живота и његову еволуцију у почетним фазама.

Овај молекул је основа за хипотезу „раног света РНА“. Неколико аутора подржава хипотезу да је, пре милијарде година, живот морао започети одређеним молекулом који има способност катализације сопствених реакција.

Изгледа да су рибозими потенцијални кандидати за ове молекуле који су настали у првим облицима живота.

Референце

1. Девлин, ТМ (2004). Биохемија: уџбеник са клиничком применом. Преокренуо сам се.
2. Муллер, С., Аппел, Б., Балке, Д., Хиеронимус, Р., & Нубел, Ц. (2016). Тридесет пет година истраживања рибозима и катализе нуклеинских киселина: где се данас налазимо ?. Ф1000Ресеарцх, 5, Ф1000 Факултет Рев-1511.
3. Стробел, СА (2002). Рибоцим / каталитичка РНА. Енциклопедија молекуларне биологије.
4. Воет, Д., Воет, ЈГ, & Пратт, ЦВ (2014). Основе биохемије. Панамерицан Медицал Ед.
5. Валтер, НГ и Енгелке, ДР (2002). Рибоцими: каталитичка РНА која режу ствари, чине ствари и раде чудне и корисне послове. Биолог (Лондон, Енглеска), 49 (5), 199.
6. Ватсон, ЈД (2006). Молекуларна биологија гена. Панамерицан Медицал Ед.