RIBOZIMELE: CARACTERISTICI ȘI TIPURI - BIOLOGIE - 2025

De Ribozimele sunt ARN (acid ribonucleic) , cu o capacitate catalitică, este capabil să accelereze reacțiile chimice ce au loc în organism. Unele ribozime pot acționa singure, în timp ce altele necesită prezența unei proteine ​​pentru a cataliza eficient.

Ribozimele descoperite până în prezent participă la reacții de generare a moleculelor de ARN de transfer și la reacții de splicing: transesterificare care participă la îndepărtarea intronilor din moleculele ARN, fie ele mesager, transfer sau ribosomal. În funcție de funcția lor, acestea sunt clasificate în cinci grupe.

Sursa: De Frédéric Dardel, de la Wikimedia Commons

Descoperirea ribozimelor a stârnit interesul multor biologi. Aceste ARN catalitice au fost propuse ca potențial candidat pentru moleculele care au dat naștere la primele forme de viață.

Mai mult, la fel ca mulți viruși, utilizează ARN ca material genetic și multe dintre ele sunt catalitice. Prin urmare, ribozimele oferă oportunități pentru crearea de medicamente care încearcă să atace acești catalizatori.

Perspectiva istorica

Timp de mulți ani s-a crezut că singurele molecule capabile să participe la cataliza biologică erau proteinele.

Proteinele sunt alcătuite din douăzeci de aminoacizi - fiecare cu proprietăți fizice și chimice diferite - care le permit să se aglomereze într-o mare varietate de structuri complexe, cum ar fi elicele alfa și foile beta.

În 1981, s-a produs descoperirea primei ribozime, punând capăt paradigmei că singurele molecule biologice capabile să catalizeze sunt proteinele.

Structurile enzimelor permit preluarea unui substrat și transformarea acestuia într-un anumit produs. Moleculele de ARN au, de asemenea, această capacitate de a plia și cataliza reacțiile.

De fapt, structura unui ribozimă seamănă cu cea a unei enzime, cu toate părțile sale cele mai proeminente, cum ar fi situsul activ, situsul de legare a substratului și situsul de legare a cofactorului.

ARNAza P a fost una dintre primele ribozime descoperite și constă atât din proteine, cât și din ARN. Participă la generarea de molecule de ARN de transfer începând de la precursori mai mari.

Caracteristicile catalizei

Ribozimele sunt molecule ARN catalitice capabile să accelereze reacțiile de transfer ale grupului fosforil prin ordine de mărime de 10 ⁵ până la 10 ¹¹ .

În experimentele de laborator, li sa arătat că participă și la alte reacții, cum ar fi transesterificarea fosfatului.

Tipuri de ribozime

Există cinci clase sau tipuri de ribozime: trei dintre acestea participă la reacții de auto-modificare, în timp ce cele două rămase (ribonuclează P și ARN ribozomal) folosesc un substrat diferit în reacția catalitică. Cu alte cuvinte, o altă moleculă decât ARN catalitic.

Intronii grupului I

Acest tip de intruni s-a găsit în genele mitocondriale ale paraziților, ciupercilor, bacteriilor și chiar virusurilor (cum ar fi bacteriofagul T4).

De exemplu, în protozoarele speciei Tetrahymena thermofila, un intron este îndepărtat din precursorul ARN ribozomal într-o serie de etape: în primul rând, un nucleotid sau un nucleozid de guanozină reacționează cu legătura fosfodiesterului care se unește intronului cu exonul - reacție de transesterificare.

Exonul liber efectuează apoi aceeași reacție la legătura exfon-intron fosfodiester la sfârșitul grupului acceptor al intronului.

Intronii grupului II

Intronii din grupa II sunt cunoscuți ca „auto-splicing”, deoarece aceste ARN-uri sunt capabile să se auto-splicing. Intronii din această categorie se găsesc la precursorii ARN mitocondriali din linia fungică.

Grupurile I și II și ribonucleazele P (vezi mai jos) sunt ribozime caracterizate prin faptul că sunt molecule mari, care pot ajunge până la câteva sute de nucleotici în lungime și formează structuri complexe.

Intronii grupului III

Intronii din grupa a III-a sunt numiți ARN „auto-tăiere” și au fost identificați în virusurile patogene ale plantelor.

Aceste ARN-uri au particularitatea de a se putea reduce în reacția de maturare a ARN-urilor genomice, pornind de la precursori cu multe unități.

În acest grup este una dintre cele mai populare și studiate ribozime: ribozima cu ciocanul. Aceasta se găsește în agenții infecțioși ribonucleici ai plantelor, numiți viroizi.

Acești agenți necesită procedeul de auto-clivare pentru a se propaga și produce mai multe copii ale acestuia într-un lanț ARN continuu.

Viroidele trebuie separate între ele, iar această reacție este catalizată de secvența de ARN găsită pe ambele părți ale regiunii de joncțiune. Una dintre aceste secvențe este „capul ciocanului” și este denumită pentru asemănarea structurii sale secundare cu acest instrument.

Ribonuclează P

Al patrulea tip de ribozimă este format atât din ARN, cât și din molecule proteice. În ribonucleaze, structura ARN este vitală pentru realizarea procesului catalitic.

În mediul celular, ribonucleaza P acționează în același mod ca catalizatorii de proteine, tăind precursorii ARN-ului de transfer pentru a genera un capăt 5 'matur.

Acest complex este capabil să recunoască motive ale căror secvențe nu s-au schimbat în cursul evoluției (sau s-au schimbat foarte puțin) ale precursorilor ARN-ului de transfer. Pentru a lega substratul cu ribozima, nu utilizează în mod extensiv complementaritatea între baze.

Acestea diferă de grupul anterior (ribozimele de ciocan) și de ARN-urile similare cu acesta, prin produsul final al tăierii: ribonucleasa produce un capăt de fosfat de 5 '.

Ribozomul bacterian

Studiile privind structura ribozomului bacteriilor au dus la concluzia că acesta are și proprietăți ale unei ribozime. Situl responsabil de cataliză este situat în subunitatea 50S.

Implicații evolutive ale ribozimelor

Descoperirea ARN-urilor cu capacități catalitice a dus la generarea de ipoteze legate de originea vieții și evoluția acesteia în stadii incipiente.

Această moleculă stă la baza ipotezei „timpurii lumii ARN”. Mai mulți autori susțin ipoteza conform căreia, acum miliarde de ani, viața trebuie să fi început cu o anumită moleculă care are capacitatea de a-și cataliza propriile reacții.

Astfel, ribozimele par a fi potențiali candidați pentru aceste molecule care au creat primele forme de viață.

Referințe

1. Devlin, TM (2004). Biochimie: manual cu aplicații clinice. Am inversat.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Treizeci și cinci de ani de cercetări asupra ribozimelor și catalizei acidului nucleic: unde stăm astăzi ?. F1000Reserca, 5, F1000 Facultatea Rev-1511.
3. Strobel, SA (2002). Ribozimă / ARN catalitic. Enciclopedia de biologie moleculară.
4. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). Fundamentele biochimiei. Editura Medicală Panamericană.
5. Walter, NG, și Engelke, DR (2002). Ribozimele: ARN-urile catalitice care reduc lucrurile, fac lucrurile și fac lucrări ciudate și utile. Biolog (Londra, Anglia), 49 (5), 199.
6. Watson, JD (2006). Biologia moleculară a genei. Editura Medicală Panamericană.