Ribozime

O ribozimă (prescurtare de la „ acid ribonucleic ” și „ enzimă ”), numită și ARN enzimatic sau ARN catalitic, este o moleculă de ARN care are un efect catalitic . Multe ribozime care apar în mod natural catalizează scindarea lor sau a altor molecule de ARN, în plus, formarea unei legături peptidice în proteine ​​are loc cu ajutorul ribozomului ARNr . În cadrul cercetărilor privind originea vieții, a fost posibilă crearea unor ribozime artificiale de tip ARN polimerază , capabile să- și catalizeze propriul ansamblu în anumite condiții [1] . Primele probe de laborator au arătat o capacitate catalitică scăzută: reușesc să asambleze nu mai mult de 14 nucleotide într-un lanț în 24 de ore, după care se descompun datorită hidrolizei legăturilor fosfodiesterice , dar rezultatul se îmbunătățește treptat: în 2011, o valoare. de 95 de nucleotide a fost atins [2] .

Descoperire

Înainte de descoperirea ribozimelor , enzimele  – proteine ​​cu proprietăți catalitice [3] – erau considerate a fi singurii catalizatori organici . În 1967, Carl Woese , Francis Crick și Leslie Orgel au sugerat pentru prima dată că ARN-ul ar putea fi un catalizator. Această presupunere s-a bazat pe faptul că ARN-ul poate forma o structură secundară complexă [4] . Acum se știe că ribozimele și multe alte molecule de ARN au o structură terțiară complexă [5] .

Activitatea catalitică a ARN a fost descoperită pentru prima dată în anii 1980 în pre-ARNr de Thomas Check , care studia îmbinarea ARN-ului în ciliatul Tetrahymena thermophila , și Sidney Altman (Altman), care lucra cu ribonucleaza bacteriană P.

Ribozima sa dovedit a fi o porțiune a moleculei pre-ARNr Tetrahymena codificată de intronul genei ADNr extracromozomiale; această regiune a efectuat autosplicing, adică s-a autoexcizat în timpul maturării ARNr. Activitate catalitică a fost găsită și în subunitatea ARN a complexului ribonuclează P implicată în procesarea pre- ARNt (ulterior, Altman a demonstrat că această activitate poate fi asigurată de ribozimă fără participarea proteinelor).

În 1989, Chek și Altman (uneori ortografiați „Altman” în rusă) au primit Premiul Nobel pentru Chimie pentru „descoperirea proprietăților catalitice ale ARN” [6] .

Termenul de ribozimă a fost inventat de Kelly Krueger și colab. într-un articol publicat în revista Cell în 1982.

Acțiune

Deși majoritatea ribozimelor se găsesc rar în celule, ele sunt uneori foarte importante pentru existența lor. De exemplu, partea activă a ribozomului  , mașina moleculară care traduce proteinele din ARN, este o ribozimă.

Unele ribozime conțin adesea ioni metalici divalenți ca cofactori , cum ar fi Mg2 + .

Faptul că ARN-ul poate conține informații ereditare i-a permis lui Walter Gilbert să sugereze că în antichitate ARN-ul era folosit atât ca material genetic, cât și ca catalizatori și componente structurale ale celulei, iar ulterior aceste roluri au fost redistribuite între ADN și proteine . Această ipoteză este acum cunoscută sub numele de Ipoteza Mondială a ARN .

Dacă ARN-ul au fost primele mașini moleculare utilizate în celulele vii timpurii, atunci ribozimele care există astăzi (de exemplu, aparatul ribozomului ) pot fi considerate fosile vii - mostre de viețuitoare compuse din acizi nucleici.

Studii recente privind plierea prionilor arată că ARN-ul poate cataliza plierea proteinelor în configurații patologice similare cu enzimele chaperone [7] .

Ribozime cunoscute

Ribozime naturale

Următoarele ribozime au fost găsite în natură:

Ribozime sintetice

După descoperirea ribozimelor naturale, au început cercetările asupra unor noi ribozime sintetice create in vitro. De exemplu, s-au obținut ARN-uri autoclivate cu activitate catalitică ridicată.

Tan și Breaker [8] au izolat ARN-urile autoclivate prin selectarea fragmentelor generate aleatoriu din ARN. Printre ribozimele sintetice, există unele care au o structură unică care nu se găsește sau nu se găsește în natură, precum și altele care sunt foarte asemănătoare cu ribozimele naturale de tip hammerhead .

O metodă pentru detectarea ribozimelor sintetice este metoda evolutivă. Această abordare se bazează pe natura duală a ARN-ului, care este atât un catalizator, cât și un lanț informațional. Datorită acestei dualități, este destul de ușor să se creeze o mare varietate de catalizatori ARN folosind enzime de tip polimerază . Ribozimele rezultate suferă mutații prin transcripție inversă folosind transcriptaze inverse pentru a forma fragmente de ADNc în timpul reacției în lanț a polimerazei mutagene .

Vezi și

Note

  1. ↑ Johnston W., Unrau P., Lawrence M., Glasner M., Bartel D. ARN-catalizat ARN polymerization: accurate and general ARN-templated primer extension  //  Science : journal. - 2001. - Vol. 292 , nr. 5520 . - P. 1319-1325 . — PMID 11358999 . Arhivat din original pe 27 februarie 2012.
  2. ↑ Aniela Wochner, James Attwater, Alan Coulson, Philipp Holliger. Transcripția catalizată de ribozimă a unei ribozime active  (engleză)  // Science : journal. - 2011. - Vol. 332 , nr. 6026 . - P. 209-212 .
  3. ↑ Definiția enzimei Arhivat la 20 august 2008 la Wayback Machine Dictionary.com Accesat la 6 aprilie 2007
  4. ↑ Carl Woese, Codul genetic (New York: Harper and Row, 1967).
  5. ↑ Nils G. Walter, John M. Burke, David P. Millar. Stabilitatea structurii terțiare a ribozimei ac de păr este guvernată de joncțiunea interdomeniu. Nature Structural Biology, 1999, 6, p. 544-549 doi:10.1038/9316
  6. ^ Premiul Nobel pentru Chimie 1989 Arhivat la 4 decembrie 2008 la Wayback Machine , acordat lui Thomas Check și Sidney Altman „pentru descoperirea proprietăților catalitice ale ARN”.
  7. ^ „Conversia proteinei prionice in vitro” de S. Supattapone (2004) în Journal of Molecular Medicine Volumul 82, paginile 348-356.
  8. ↑ Jin Tang și Ronald R. Breaker. Diversitatea structurală a ribozimelor auto-clivate  (engleză)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 1997. - Vol. 97 , nr. 11 . - P. 5784-5789 . — PMID 10823936 .

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii