ลักษณะและประเภทของ Ribozymes

ribozymes เป็น RNA (กรด ribonucleic) ที่มีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาคือสามารถเร่งปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิต ไรโบโซไซบางตัวสามารถทำหน้าที่เพียงอย่างเดียวในขณะที่บางอย่างต้องการโปรตีนเพื่อเร่งปฏิกิริยาได้อย่างมีประสิทธิภาพ.

ribozymes ที่ค้นพบจนถึงขณะนี้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการสร้างของโมเลกุลการถ่ายโอนอาร์เอ็นเอและในปฏิกิริยาของ ประกบ: ทรานส์เอสเทอริฟิเคชั่นที่เกี่ยวข้องกับการกำจัดอินตรอนจากโมเลกุลอาร์เอ็นเอไม่ว่าจะเป็นสารส่งผ่านหรือไรโบโซม ขึ้นอยู่กับฟังก์ชั่นของพวกมันพวกมันถูกแบ่งออกเป็นห้ากลุ่ม.

การค้นพบ ribozymes นั้นกระตุ้นความสนใจของนักชีววิทยาหลายคน ตัวเร่งปฏิกิริยา RNAs เหล่านี้ได้รับการเสนอให้เป็นตัวเลือกที่มีศักยภาพสำหรับโมเลกุลที่อาจก่อให้เกิดรูปแบบแรกของชีวิต.

นอกจากนี้ไวรัสจำนวนมากใช้ RNA เป็นสารพันธุกรรมและหลายชนิดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้น ribozymes จึงให้โอกาสในการสร้างตัวยาที่พยายามโจมตีตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้.

ดัชนี

• 1 มุมมองทางประวัติศาสตร์
• 2 ลักษณะของการเร่งปฏิกิริยา
• 3 ประเภทของ ribozymes
  • 3.1 Introns ของกลุ่มที่ 1
  • 3.2 Introns ของกลุ่มที่สอง
  • 3.3 Introns ของกลุ่ม III
  • 3.4 Ribonuclease P
  • 3.5 ไรโบโซมของแบคทีเรีย
• 4 ความหมายเชิงวิวัฒนาการของ ribozymes
• 5 อ้างอิง

มุมมองทางประวัติศาสตร์

เชื่อกันว่าเป็นเวลาหลายปีที่โมเลกุลมีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพคือโปรตีน.

โปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโน 20 ชนิดซึ่งแต่ละชนิดมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่แตกต่างกันซึ่งช่วยให้สามารถจัดกลุ่มเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนได้หลากหลายเช่นอัลฟาและแผ่นเบต้า.

ในปี 1981 การค้นพบของไรโบโซไซแรกเกิดขึ้นสิ้นสุดกระบวนทัศน์ที่ว่าโมเลกุลทางชีววิทยาเพียงอย่างเดียวที่สามารถเร่งปฏิกิริยาคือโปรตีน.

โครงสร้างของเอ็นไซม์ช่วยให้สามารถใช้ซับสเตรตและเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์บางชนิด โมเลกุลอาร์เอ็นเอก็มีความสามารถนี้ในการพับและเร่งปฏิกิริยา.

ในความเป็นจริงโครงสร้างของ ribozyme คล้ายกับของเอนไซม์โดยมีส่วนที่เด่นที่สุดทั้งหมดเช่นไซต์ที่ใช้งานไซต์ที่มีผลผูกพันของสารตั้งต้นและไซต์ที่มีผลผูกพันกับปัจจัยร่วม.

RNAse P เป็นหนึ่งใน ribozymes แรกที่ถูกค้นพบและประกอบด้วยโปรตีนและ RNA มันมีส่วนร่วมในการสร้างโมเลกุลการถ่ายโอนอาร์เอ็นเอเริ่มต้นจากสารตั้งต้นขนาดใหญ่.

ลักษณะของการเร่งปฏิกิริยา

Ribozymes เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาอาร์เอ็นเอโมเลกุลสามารถเร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนของกลุ่ม phosphoryl โดยคำสั่งของขนาด 10⁵ ถึง 10¹¹.

ในการทดลองในห้องปฏิบัติการพวกเขายังแสดงให้เห็นว่ามีส่วนร่วมในปฏิกิริยาอื่น ๆ เช่น transesterification ของฟอสเฟต.

ประเภทของ ribozymes

มีห้าประเภทหรือประเภทของ ribozymes: สามเหล่านี้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการแก้ไขตัวเองในขณะที่สองที่เหลือ (ribonase P และ ribosomal RNA) ใช้สารตั้งต้นที่แตกต่างกันในปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยา กล่าวอีกนัยหนึ่งโมเลกุลอื่นนอกจากตัวเร่งปฏิกิริยาอาร์เอ็นเอ.

Introns ของกลุ่ม I

อินตรอนประเภทนี้พบได้ในยีนไมโตคอนเดรียลของปรสิตเชื้อราแบคทีเรียและแม้แต่ไวรัส (เช่น bacteriophage T4).

ตัวอย่างเช่นในโปรโตซัวของสายพันธุ์ Tetrahymena thermofila, อินตรอนจะถูกลบออกจากสารตั้งต้นของไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอในชุดของขั้นตอน: ขั้นแรกนิวคลีโอไซด์หรือกัวโนซีนนิวคลีโอไซด์ทำปฏิกิริยากับพันธะฟอสฟิกโซเตอร์.

จากนั้น exon อิสระจะทำปฏิกิริยาแบบเดียวกันในพันธะฟอสโฟซิสเทอร์ฟอสโฟนิน - อินตรอนในตอนท้ายของกลุ่มตัวรับอินโตรอน.

Introns ของกลุ่มที่สอง

introns ของกลุ่มที่สองเรียกว่า "autoempalme" เนื่องจาก RNA เหล่านี้มีความสามารถในการผูกมัดตัวเอง introns ของประเภทนั้นพบได้ในสารตั้งต้นของไมโทคอนเดรียอาร์เอ็นเอในเชื้อสายของเชื้อรา.

กลุ่ม I และ II และ ribonucleases P (ดูด้านล่าง) เป็น ribozymes โดดเด่นด้วยการเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่สามารถเข้าถึงนิวคลีโอไทด์ยาวหลายร้อยได้และสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อน.

Introns ของกลุ่มที่สาม

introns ของกลุ่มที่สามเรียกว่า "autocortable" RNA และได้รับการระบุในไวรัสที่ทำให้เกิดโรคของพืช.

RNAs เหล่านี้มีลักษณะเฉพาะของความสามารถในการตัดตัวเองในปฏิกิริยาการสุกของ RNA จีโนมเริ่มต้นจากสารตั้งต้นที่มีหลายหน่วย.

ในกลุ่มนี้เป็นหนึ่งใน ribozymes ที่ได้รับความนิยมและศึกษามากที่สุด: หัวค้อน ribozyme พบได้ในตัวแทนไรโบนิวคลีอิกของพืชที่เรียกว่าไวรอยด์.

เอเจนต์เหล่านี้ต้องการกระบวนการแยกตัวเองเพื่อเผยแพร่และผลิตสำเนาตัวเองหลายชุดในสายโซ่ RNA อย่างต่อเนื่อง.

ไวรอยด์จะต้องแยกออกจากกันและปฏิกิริยานี้จะเร่งปฏิกิริยาโดยลำดับ RNA ที่พบทั้งสองด้านของภูมิภาคที่มีผลผูกพัน หนึ่งในลำดับเหล่านี้คือ "หัวค้อน" และได้รับการตั้งชื่อตามความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างที่สองกับเครื่องมือนี้.

Ribonuclease P

ribozymes ประเภทที่สี่นั้นเกิดจากโมเลกุล RNA และโปรตีน ใน ribonucleases โครงสร้าง RNA นั้นมีความสำคัญต่อกระบวนการเร่งปฏิกิริยา.

ในสภาพแวดล้อมของมือถือ ribonuclease P ทำหน้าที่ในลักษณะเดียวกับตัวเร่งปฏิกิริยาโปรตีนโดยการตัดการตั้งต้นของ RNA เพื่อให้เกิดปลาย 5 ที่สมบูรณ์.

คอมเพล็กซ์นี้สามารถทำการรับรู้ของลวดลายที่มีลำดับไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างการวิวัฒนาการ (หรือมีการเปลี่ยนแปลงน้อยมาก) ของสารตั้งต้นการถ่ายโอน RNA ในการมัดวัสดุพิมพ์ด้วยไรโบไซม์นั้นไม่ได้ใช้ความสมบูรณ์ของฐานระหว่างกัน.

พวกเขาแตกต่างจากกลุ่มก่อนหน้านี้ (ไรโบโซนาหัวค้อน) และ RNA ที่คล้ายกันนี้โดยผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการตัด: ribonuclease ผลิตฟอสเฟตปลาย 5.

ไรโบโซมแบคทีเรีย

การศึกษาโครงสร้างของไรโบโซมของแบคทีเรียได้รับอนุญาตให้สรุปได้ว่าสิ่งนี้ยังมีคุณสมบัติของไรโซไซม์ เว็บไซต์ที่รับผิดชอบการเร่งปฏิกิริยาตั้งอยู่ในหน่วยย่อย 50S.

ความหมายเชิงวิวัฒนาการของไรโซไซม์

การค้นพบ RNAs ที่มีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาทำให้เกิดการสร้างสมมติฐานที่เกี่ยวข้องกับที่มาของชีวิตและวิวัฒนาการในระยะเริ่มแรก.

โมเลกุลนี้เป็นพื้นฐานของสมมุติฐาน "RNA world" ผู้เขียนหลายคนสนับสนุนสมมติฐานที่ว่าพันล้านปีก่อนชีวิตต้องเริ่มต้นด้วยโมเลกุลบางอย่างที่มีความสามารถในการกระตุ้นปฏิกิริยาของตัวเอง.

ดังนั้น ribozymes ดูเหมือนจะเป็นผู้สมัครที่มีศักยภาพสำหรับโมเลกุลเหล่านี้ที่กำเนิดรูปแบบแรกของชีวิต.

การอ้างอิง

1. Devlin, T. M. (2004). ชีวเคมี: ตำราเรียนพร้อมการประยุกต์ทางคลินิก. ฉันกลับรายการ.
2. Müller, S. , Appel, B. , Balke, D. , Hieronymus, R. , & Nübel, C. (2016) สามสิบห้าปีของการวิจัยเกี่ยวกับ ribozymes และการเร่งปฏิกิริยาของกรดนิวคลีอิก: วันนี้เราไปยืนที่ไหน. F1000 วิจัย 5, F1000 คณะ Rev-1511.
3. Strobel, S. A. (2002) Ribozyme / Catalytic RNA. สารานุกรมของอณูชีววิทยา.
4. Voet, D. , Voet, J. G. , & Pratt, C. W. (2014). ความรู้พื้นฐานทางชีวเคมี. Ed. Panamericana การแพทย์.
5. วอลเตอร์, N. G. , & Engelke, D. R. (2002) Ribozymes: catalytic RNAs ที่ทำให้สิ่งต่าง ๆ ทำสิ่งต่าง ๆ และทำงานที่แปลกและมีประโยชน์. นักชีววิทยา (ลอนดอน, อังกฤษ), 49(5), 199.
6. วัตสัน, J. D. (2006). อณูชีววิทยาของยีน. Ed. Panamericana การแพทย์.