Ribozimek

A ribozim (a " ribonukleinsav " és az " enzim " rövidítése ) , más néven enzimatikus RNS vagy katalitikus RNS, egy katalitikus hatású RNS - molekula . Számos természetben előforduló ribozim katalizálja önmaga vagy más RNS molekulák hasítását, emellett a fehérjékben a peptidkötések kialakulása az rRNS riboszóma segítségével történik . Az élet eredetével kapcsolatos kutatások részeként sikerült mesterséges ribozimeket, például RNS-polimerázt létrehozni , amelyek bizonyos körülmények között képesek katalizálni saját összeállításukat . [1] . Az első laboratóriumi minták alacsony katalitikus képességet mutattak: 24 óra alatt legfeljebb 14 nukleotidot sikerül összeállítani egy láncba , ami után a foszfodiészter kötések hidrolízise következtében lebomlanak , de az eredmény fokozatosan javul: 2011-ben egy érték 95 nukleotidot értek el [2] .

Felfedezés

A ribozimek felfedezése előtt az enzimeket  – katalitikus tulajdonságokkal rendelkező fehérjéket [3] – tartották az egyetlen szerves katalizátornak . 1967 -ben Carl Woese , Francis Crick és Leslie Orgel javasolta először, hogy az RNS katalizátor lehet. Ez a feltételezés azon a tényen alapult, hogy az RNS komplex másodlagos struktúrát tud kialakítani [4] . Ma már ismert, hogy a ribozimek és sok más RNS-molekula összetett harmadlagos szerkezettel rendelkezik [5] .

Az RNS katalitikus aktivitását először az 1980-as években fedezte fel a pre-rRNS- ben Thomas Check , aki a Tetrahymena thermophila csillós RNS-összeillesztést tanulmányozta , és Sidney Altman (Altman), aki a P bakteriális ribonukleázzal dolgozott.

Kiderült, hogy a ribozim a Tetrahymena pre-rRNS-molekula egy része, amelyet az extrakromoszómális rDNS-gén intronja kódol; ez a régió autosplicingot hajtott végre, azaz kivágta magát az rRNS érés során. Katalitikus aktivitást találtunk a pre- tRNS feldolgozásában szerepet játszó ribonukleáz P komplex RNS-alegységében is (ezt követően Altman bebizonyította, hogy ezt az aktivitást a ribozim képes biztosítani fehérjék részvétele nélkül).

1989 -ben Chek és Altman (oroszul "Altman"-nek írják) megkapták a kémiai Nobel-díjat "az RNS katalitikus tulajdonságainak felfedezéséért" [6] .

A ribozim kifejezést Kelly Krueger és munkatársai alkották meg a Cell folyóiratban 1982-ben megjelent cikkében.

Akció

Bár a legtöbb ribozim ritkán található meg a sejtekben, néha nagyon fontosak létezésük szempontjából. Például a riboszóma aktív része  , a molekuláris gép, amely a fehérjéket RNS-ből fordítja le, egy ribozim.

Néhány ribozim gyakran kétértékű fémionokat tartalmaz kofaktorként , például Mg 2+ -ot .

Az a tény, hogy az RNS tartalmazhat örökletes információkat, lehetővé tette Walter Gilbert számára, hogy azt sugallja, hogy az ókorban az RNS-t genetikai anyagként és a sejt katalizátoraként és szerkezeti összetevőjeként is használták, és ezt követően ezeket a szerepeket újra elosztották a DNS és a fehérjék között . Ezt a hipotézist ma RNS-világhipotézisként ismerik .

Ha az RNS volt az első molekuláris gép, amelyet a korai élő sejtekben használtak, akkor a ma létező ribozimeket (például a riboszóma apparátusát ) élő kövületeknek tekinthetjük – élőlények nukleinsavakból álló mintáinak.

A közelmúltban végzett priontekeredési vizsgálatok azt mutatják, hogy az RNS képes katalizálni a fehérjék feltekeredését a chaperon enzimekhez hasonló kóros konfigurációkká [7] .

Ismert ribozimek

Természetes ribozimek

A következő ribozimeket találták a természetben:

Szintetikus ribozimek

A természetes ribozimek felfedezése után új, in vitro előállított szintetikus ribozimek kutatása indult meg. Például nagy katalitikus aktivitású, önhasító RNS-eket kaptak.

Tan és Breaker [8] önhasító RNS-eket izolált az RNS-ből véletlenszerűen generált fragmensek kiválasztásával. A szintetikus ribozimek között vannak olyan egyedi szerkezetűek, amelyek a természetben nem találhatók meg, illetve olyanok, amelyek nagyon hasonlítanak a kalapácsfej típusú természetes ribozimekhez .

A szintetikus ribozimek kimutatásának egyik módszere az evolúciós módszer. Ez a megközelítés az RNS kettős természetére támaszkodik, amely egyszerre katalizátor és információs lánc. Ennek a kettősségnek köszönhetően meglehetősen könnyű sokféle RNS-katalizátort előállítani polimeráz típusú enzimek felhasználásával . Az eredményül kapott ribozimek reverz transzkripcióval mutációkon mennek keresztül, reverz transzkriptázok segítségével cDNS - fragmenseket képezve a mutagén polimeráz láncreakció során .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Johnston W., Unrau P., Lawrence M., Glasner M., Bartel D. RNS-katalizált RNS polimerizáció: pontos és általános RNA-templated primer extension  //  Science : Journal. - 2001. - Vol. 292 , sz. 5520 . - P. 1319-1325 . — PMID 11358999 . Archiválva az eredetiből 2012. február 27-én.
  2. ↑ Aniela Wochner, James Attwater, Alan Coulson, Philipp Holliger. Egy aktív ribozim ribozim-katalizált transzkripciója  (angol)  // Science : Journal. - 2011. - 20. évf. 332. sz . 6026 . - P. 209-212 .
  3. ↑ Enzimdefiníció archiválva : 2008. augusztus 20. a Wayback Machine Dictionary.com-on Hozzáférés: 2007. április 6.
  4. ↑ Carl Woese, The Genetic Code (New York: Harper and Row, 1967).
  5. ↑ Nils G. Walter, John M. Burke, David P. Millar. A hajtű ribozim harmadlagos szerkezetének stabilitását az interdomain junction szabályozza. Nature Strukturális Biológia, 1999, 6, p. 544-549 doi:10.1038/9316
  6. ↑ Kémiai Nobel-díj 1989 Archiválva 2008. december 4-én a Wayback Machine -nél Thomas Check és Sidney Altman „az RNS katalitikus tulajdonságainak felfedezéséért”.
  7. ↑ "Prion protein conversion in vitro", S. Supattapone (2004), Journal of Molecular Medicine 82. kötet, 348-356. oldal.
  8. ↑ Jin Tang és Ronald R. Breaker. Az önhasító ribozimek szerkezeti sokfélesége  (angol)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : Journal. - 1997. - 1. évf. 97 , sz. 11 . - P. 5784-5789 . — PMID 10823936 .

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák