Karakteristik dan tipe ribozim



itu ribozim mereka adalah RNA (asam ribonukleat) dengan kapasitas katalitik, yaitu, mampu mempercepat reaksi kimia yang terjadi dalam organisme. Beberapa ribozim dapat bertindak sendiri, sementara yang lain membutuhkan kehadiran protein untuk melakukan katalisis secara efektif.

Ribozim yang ditemukan sampai sekarang terlibat dalam reaksi generasi molekul RNA transfer dan dalam reaksi penyambungan: transesterifikasi yang terlibat dalam pengangkatan intron dari molekul RNA, apakah pembawa pesan, transfer atau ribosom. Tergantung pada fungsinya, mereka diklasifikasikan menjadi lima kelompok.

Penemuan ribozim telah membangkitkan minat banyak ahli biologi. RNA katalitik ini telah diusulkan sebagai kandidat potensial untuk molekul yang, mungkin, memunculkan bentuk kehidupan pertama..

Selain itu, karena banyak virus menggunakan RNA sebagai bahan genetik dan banyak dari mereka bersifat katalitik. Oleh karena itu, ribozim menawarkan peluang untuk pembuatan obat yang berupaya menyerang katalis ini.

Indeks

  • 1 Perspektif sejarah
  • 2 Karakteristik katalisis
  • 3 Jenis ribozim
    • 3.1 Intron grup I
    • 3.2 Intron dari grup II
    • 3.3 Intron grup III
    • 3.4 Ribonuclease P
    • 3.5 Ribosome Bakteri
  • 4 Implikasi evolusioner dari ribozim
  • 5 Referensi

Perspektif sejarah

Selama bertahun-tahun diyakini bahwa satu-satunya molekul yang mampu berpartisipasi dalam katalisis biologis adalah protein.

Protein terdiri dari dua puluh asam amino - masing-masing dengan sifat fisik dan kimia yang berbeda - yang memungkinkan mereka untuk dikelompokkan ke dalam berbagai struktur kompleks, seperti heliks alfa dan lembaran beta..

Pada 1981, penemuan ribozim pertama terjadi, mengakhiri paradigma bahwa satu-satunya molekul biologis yang mampu melakukan katalisis adalah protein..

Struktur enzim memungkinkan untuk mengambil substrat dan mengubahnya menjadi produk tertentu. Molekul RNA juga memiliki kemampuan untuk melipat dan mengkatalisasi reaksi.

Faktanya, struktur ribozim menyerupai enzim, dengan semua bagiannya yang paling menonjol, seperti situs aktif, situs pengikatan substrat, dan situs pengikatan kofaktor..

RNAse P adalah salah satu ribozim pertama yang ditemukan dan terdiri dari protein dan RNA. Ini berpartisipasi dalam generasi molekul RNA transfer mulai dari prekursor yang lebih besar.

Karakteristik katalisis

Ribozim adalah molekul RNA katalitik yang mampu mempercepat reaksi transfer dari gugus fosforil dengan perintah sebesar 10.5 ke 1011.

Dalam percobaan laboratorium, mereka juga telah terbukti berpartisipasi dalam reaksi lain, seperti transesterifikasi fosfat.

Jenis ribozim

Ada lima kelas atau jenis ribozim: tiga di antaranya berpartisipasi dalam reaksi modifikasi diri, sedangkan dua lainnya (ribonase P dan ribosomal RNA) menggunakan substrat yang berbeda dalam reaksi katalitik. Dengan kata lain, molekul selain RNA katalitik.

Intron grup I

Jenis intron ini telah ditemukan pada gen mitokondria dari parasit, jamur, bakteri dan bahkan virus (seperti bacteriophage T4).

Misalnya, dalam protozoa spesies Tetrahymena thermofila, intron dikeluarkan dari prekursor RNA ribosom dalam serangkaian langkah: pertama, nukleosida atau nukleosida guanosin bereaksi dengan ikatan fosfodiester yang menghubungkan intron dengan reaksi transesterifikasi ekson.

Kemudian, ekson bebas melakukan reaksi yang sama pada ikatan fosfodiester ekson-intron pada akhir kelompok akseptor intron.

Intron dari kelompok II

Inti dari kelompok II dikenal sebagai "autoempalme", ​​karena RNA ini mampu mengikat sendiri. Inti dari kategori itu ditemukan dalam prekursor RNA mitokondria dalam garis keturunan jamur.

Kelompok I dan II dan ribonucleases P (lihat di bawah) adalah ribozim yang ditandai dengan menjadi molekul besar, dapat mencapai hingga beberapa ratus nukleotida, dan membentuk struktur kompleks..

Intron grup III

Inti dari kelompok III disebut "autocortable" RNA dan telah diidentifikasi dalam virus patogen tanaman.

RNA ini memiliki kekhasan mampu memotong diri dalam reaksi pematangan RNA genomik, mulai dari prekursor dengan banyak unit.

Dalam kelompok ini adalah salah satu ribozim yang paling populer dan dipelajari: hammerhead ribozim. Ini ditemukan dalam agen ribonukleat infeksius tanaman, yang disebut viroid.

Agen-agen ini membutuhkan proses membelah diri untuk menyebarkan dan menghasilkan beberapa salinan dari diri mereka sendiri dalam rantai RNA terus menerus.

Viroid harus dipisahkan satu sama lain, dan reaksi ini dikatalisis oleh urutan RNA yang ditemukan di kedua sisi wilayah pengikatan. Salah satu dari sekuens ini adalah "martil" dan dinamai karena kesamaan struktur sekundernya dengan instrumen ini.

Ribonuclease P

Jenis ribozim yang keempat dibentuk oleh molekul dan protein RNA. Dalam ribonucleases, struktur RNA sangat penting untuk melakukan proses katalitik.

Dalam lingkungan seluler, ribonuklease P bertindak dengan cara yang sama seperti katalis protein, dengan memotong transfer prekursor RNA untuk menghasilkan ujung 5 'yang matang..

Kompleks ini mampu melakukan pengenalan motif yang urutannya tidak berubah selama evolusi (atau telah berubah sangat sedikit) dari prekursor RNA transfer. Untuk mengikat substrat dengan ribozim, ia tidak secara ekstensif menggunakan komplementaritas antara basis.

Mereka berbeda dari kelompok sebelumnya (hammerhead ribozymes) dan RNA mirip dengan ini, oleh produk akhir dari cut: ribonuclease menghasilkan fosfat ujung 5 '.

Ribosom bakteri

Studi tentang struktur ribosom bakteri telah memungkinkan untuk menyimpulkan bahwa ini juga memiliki sifat ribozim. Situs yang bertanggung jawab untuk katalisis terletak di subunit 50S.

Implikasi evolusioner dari ribozim

Penemuan RNA dengan kapasitas katalitik telah memunculkan generasi hipotesis yang berkaitan dengan asal usul kehidupan dan evolusinya dalam tahap baru jadi.

Molekul ini adalah dasar dari hipotesis "dunia RNA primitif". Beberapa penulis mendukung hipotesis bahwa, miliaran tahun yang lalu, kehidupan harus dimulai dengan molekul tertentu yang memiliki kemampuan untuk mengkatalisasi reaksi sendiri..

Jadi, ribozim tampaknya merupakan kandidat potensial untuk molekul-molekul ini yang berasal dari bentuk kehidupan pertama.

Referensi

  1. Devlin, T. M. (2004). Biokimia: buku teks dengan aplikasi klinis. Saya terbalik.
  2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Tiga puluh lima tahun penelitian tentang ribozim dan katalisis asam nukleat: di mana kita berdiri hari ini? Penelitian F1000, 5, Fakultas F1000 Rev-1511.
  3. Strobel, S. A. (2002). Ribozyme / RNA Katalitik. Ensiklopedia Biologi Molekuler.
  4. Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2014). Dasar-dasar Biokimia. Ed. Panamericana Medical.
  5. Walter, N. G., & Engelke, D. R. (2002). Ribozim: RNA katalitik yang memotong benda, membuat benda, dan melakukan pekerjaan yang aneh dan bermanfaat. Ahli Biologi (London, Inggris), 49(5), 199.
  6. Watson, J. D. (2006). Biologi molekuler gen. Ed. Panamericana Medical.