Ribotsyymit

Ribotsyymi (lyhenne sanoista " ribonukleiinihappo " ja " entsyymi "), jota kutsutaan myös entsymaattiseksi RNA:ksi tai katalyyttiseksi RNA:ksi, on RNA - molekyyli , jolla on katalyyttinen vaikutus. Monet luonnossa esiintyvät ribotsyymit katalysoivat itsensä tai muiden RNA-molekyylien pilkkoutumista, lisäksi peptidisidoksen muodostuminen proteiineihin tapahtuu rRNA - ribosomin avulla . Osana elämän alkuperän tutkimusta oli mahdollista luoda keinotekoisia ribotsyymejä, kuten RNA-polymeraasia , jotka pystyvät katalysoimaan omaa kokoonpanoaan tietyissä olosuhteissa. [1] . Ensimmäiset laboratorionäytteet osoittivat alhaisen katalyyttisen kyvyn: ne onnistuvat kokoamaan enintään 14 nukleotidia ketjuun 24 tunnissa, minkä jälkeen ne hajoavat fosfodiesterisidosten hydrolyysin seurauksena , mutta tulos paranee vähitellen: vuonna 2011 arvo 95 nukleotidia saavutettiin [2] .

Discovery

Ennen ribotsyymien löytämistä entsyymien  – proteiinien , joilla on katalyyttisiä ominaisuuksia [3] – uskottiin olevan ainoita orgaanisia katalyyttejä . Vuonna 1967 Carl Woese , Francis Crick ja Leslie Orgel ehdottivat ensimmäisen kerran, että RNA voisi olla katalysaattori. Tämä oletus perustui siihen tosiasiaan, että RNA voi muodostaa monimutkaisen sekundaarirakenteen [4] . Nyt tiedetään, että ribotsyymeillä ja monilla muilla RNA-molekyyleillä on monimutkainen tertiäärinen rakenne [5] .

RNA-katalyyttisen aktiivisuuden havaitsivat ensimmäisen kerran 1980-luvulla pre-rRNA :sta Thomas Check , joka tutki RNA:n silmukointia Tetrahymena thermophilassa , ja Sidney Altman (Altman), joka työskenteli bakteeriribonukleaasi P : n kanssa.

Ribotsyymi osoittautui osaksi Tetrahymena pre-rRNA-molekyyliä, jota koodaa ekstrakromosomaalisen rDNA-geenin intron ; tämä alue suoritti autosilmukoinnin, eli se leikkasi itsensä irti rRNA:n kypsymisen aikana. Katalyyttistä aktiivisuutta havaittiin myös pre- tRNA :n prosessointiin osallistuvan ribonukleaasi P -kompleksin RNA-alayksikössä (myöhemmin Altman osoitti, että ribotsyymi voi tarjota tämän aktiivisuuden ilman proteiinien osallistumista).

Vuonna 1989 Chek ja Altman (joskus kirjoitettu venäjäksi "Altman") saivat Nobelin kemian palkinnon "RNA:n katalyyttisten ominaisuuksien löytämisestä" [6] .

Termin ribotsyymi keksi Kelly Krueger et al. Cell -lehdessä vuonna 1982 julkaistussa artikkelissa.

Toimi

Vaikka useimpia ribotsyymejä löytyy harvoin soluista, ne ovat joskus erittäin tärkeitä niiden olemassaololle. Esimerkiksi ribosomin aktiivinen osa  , molekyylikoneisto, joka kääntää proteiineja RNA:sta, on ribotsyymi.

Jotkut ribotsyymit sisältävät usein kaksiarvoisia metalli -ioneja kofaktoreina , kuten Mg2 + .

Se tosiasia, että RNA voi sisältää perinnöllistä tietoa, antoi Walter Gilbertille mahdollisuuden ehdottaa, että muinaisina aikoina RNA:ta käytettiin sekä geneettisenä materiaalina että katalyytteinä ja solun rakennekomponentteina, ja myöhemmin nämä roolit jaettiin uudelleen DNA:n ja proteiinien välillä . Tämä hypoteesi tunnetaan nykyään nimellä RNA World Hypothesis .

Jos RNA olisi ensimmäiset molekyylikoneet, joita käytettiin varhaisissa elävissä soluissa, niin nykyään olemassa olevia ribotsyymejä (esimerkiksi ribosomin laitteistoa ) voidaan pitää elävinä fossiileina - näytteinä elävistä olennoista, jotka koostuvat nukleiinihapoista.

Tuoreet tutkimukset prionien laskostumisesta osoittavat, että RNA voi katalysoida proteiinien laskostumista patologisiksi konfiguraatioiksi, jotka ovat samanlaisia ​​kuin chaperonientsyymit [7] .

Tunnetut ribotsyymit

Luonnolliset ribotsyymit

Seuraavia ribotsyymejä on löydetty luonnosta:

Synteettiset ribotsyymit

Luonnollisten ribotsyymien löytämisen jälkeen alettiin tutkia uusia synteettisiä ribotsyymejä, jotka on luotu in vitro. Esimerkiksi on saatu itsestään pilkkovia RNA:ita, joilla on korkea katalyyttinen aktiivisuus.

Tan ja Breaker [8] eristivät itsestään pilkkovia RNA:ita valitsemalla satunnaisesti syntyneitä fragmentteja RNA:sta. Synteettisten ribotsyymien joukossa on joitakin, joilla on ainutlaatuinen rakenne, jota ei löydy tai löydy luonnosta, sekä toisia, jotka ovat hyvin samanlaisia ​​kuin vasarapäätyyppinen luonnollinen ribotsyymi .

Yksi menetelmä synteettisten ribotsyymien havaitsemiseksi on evoluutiomenetelmä. Tämä lähestymistapa perustuu RNA:n kaksoisluonteeseen, joka on sekä katalysaattori että tietoketju. Tästä kaksinaisuudesta johtuen on melko helppoa luoda monenlaisia ​​RNA-katalyyttejä käyttämällä polymeraasityyppisiä entsyymejä . Tuloksena saadut ribotsyymit läpikäyvät mutaatiot käänteistranskriptiolla käyttämällä käänteiskopioijaentsyymejä cDNA - fragmenttien muodostamiseksi mutageenisen polymeraasiketjureaktion aikana .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Johnston W., Unrau P., Lawrence M., Glasner M., Bartel D. RNA-katalysoitu RNA-polymerointi: tarkka ja yleinen RNA-temploitu alukepidennys  //  Science : Journal. - 2001. - Voi. 292 , nro. 5520 . - s. 1319-1325 . — PMID 11358999 . Arkistoitu alkuperäisestä 27. helmikuuta 2012.
  2. ↑ Aniela Wochner, James Attwater, Alan Coulson, Philipp Holliger. Ribotsyymillä katalysoitu aktiivisen ribotsyymin transkriptio  (englanniksi)  // Science : Journal. - 2011. - Vol. 332 , no. 6026 . - s. 209-212 .
  3. ↑ Entsyymimääritelmä Arkistoitu 20. elokuuta 2008 osoitteessa Wayback Machine Dictionary.com Käytetty 6. huhtikuuta 2007
  4. ↑ Carl Woese, Genetic Code (New York: Harper and Row, 1967).
  5. ↑ Nils G. Walter, John M. Burke, David P. Millar. Hiusneularibotsyymin tertiaarirakenteen stabiilisuutta hallitsee domainien välinen liitos. Nature Structural Biology, 1999, 6, s. 544-549 doi: 10.1038/9316
  6. ↑ Nobelin kemian palkinto 1989 Arkistoitu 4. joulukuuta 2008 Wayback Machinessa Thomas Checkille ja Sidney Altmanille "RNA:n katalyyttisten ominaisuuksien löytämisestä".
  7. ↑ "Prioniproteiinin muuntaminen in vitro", S. Supattapone (2004), Journal of Molecular Medicine Volume 82, sivut 348-356.
  8. ↑ Jin Tang ja Ronald R. Breaker. Itsestään pilkkovien ribotsyymien rakenteellinen monimuotoisuus  (englanniksi)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America  : Journal. - 1997. - Voi. 97 , no. 11 . - P. 5784-5789 . — PMID 10823936 .

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat