RIBOZIM: CIRI DAN JENIS - BIOLOGI - 2026

The ribozymes adalah RNA (asid ribonucleic) dengan kapasiti pemangkin, ia mampu mempercepatkan tindak balas kimia yang berlaku dalam badan. Beberapa ribozim boleh bertindak sendiri, sementara yang lain memerlukan kehadiran protein untuk memangkin berkesan.

Ribozim yang ditemui setakat ini berpartisipasi dalam reaksi generasi molekul RNA pemindahan dan reaksi penyambungan: transesterifikasi yang mengambil bahagian dalam penyingkiran intron dari molekul RNA, sama ada messenger, transfer atau ribosomal. Bergantung pada fungsinya, mereka dikelaskan kepada lima kumpulan.

Sumber: Oleh Frédéric Dardel, dari Wikimedia Commons

Penemuan ribozim telah menarik minat banyak ahli biologi. RNA pemangkin ini telah diusulkan sebagai calon potensial untuk molekul yang mungkin menimbulkan bentuk kehidupan pertama.

Selanjutnya, seperti banyak virus, mereka menggunakan RNA sebagai bahan genetik dan banyak diantaranya adalah pemangkin. Oleh itu, ribozim menawarkan peluang untuk mencipta ubat-ubatan yang berusaha menyerang pemangkin ini.

Perspektif bersejarah

Selama bertahun-tahun dipercayai bahawa satu-satunya molekul yang mampu mengambil bahagian dalam pemangkin biologi adalah protein.

Protein terdiri daripada dua puluh asid amino - masing-masing mempunyai sifat fizikal dan kimia yang berbeza - yang memungkinkan mereka berkelompok menjadi pelbagai struktur kompleks, seperti heliks alfa dan helaian beta.

Pada tahun 1981, penemuan ribozim pertama berlaku, mengakhiri paradigma bahawa satu-satunya molekul biologi yang mampu menjadi pemangkin adalah protein.

Struktur enzim memungkinkan untuk mengambil substrat dan mengubahnya menjadi produk tertentu. Molekul RNA juga mempunyai kemampuan ini untuk melipat dan mengkatalisis reaksi.

Sebenarnya, struktur ribozim menyerupai enzim, dengan semua bahagiannya yang paling menonjol, seperti tapak aktif, laman pengikat substrat, dan laman pengikat kofaktor.

RNAse P adalah salah satu ribozim pertama yang ditemui dan terdiri daripada protein dan RNA. Ia mengambil bahagian dalam generasi molekul RNA pemindahan bermula dari pendahulu yang lebih besar.

Ciri-ciri pemangkin

Ribozim adalah molekul RNA katalitik yang mampu mempercepat tindak balas pemindahan kumpulan fosforil dengan susunan magnitud 10 ⁵ hingga 10 ¹¹ .

Dalam eksperimen makmal, mereka juga ditunjukkan untuk mengambil bahagian dalam reaksi lain, seperti transesterifikasi fosfat.

Jenis ribozim

Terdapat lima kelas atau jenis ribozim: tiga daripadanya mengambil bahagian dalam reaksi mengubah suai diri, sementara dua selebihnya (ribonuclease P dan ribosomal RNA) menggunakan substrat yang berbeza dalam tindak balas katalitik. Dengan kata lain, molekul selain RNA pemangkin.

Intron kumpulan I

Jenis intron ini telah dijumpai dalam gen mitokondria parasit, kulat, bakteria dan juga virus (seperti bakteriofag T4).

Sebagai contoh, dalam protozoa spesies Tetrahymena thermofila, intron dikeluarkan dari prekursor RNA ribosom dalam rangkaian langkah: pertama, nukleotida atau nukleosida guanosin bertindak balas dengan ikatan fosfodiester yang bergabung dengan intron dengan reaksi ekson transesterifikasi.

Exon bebas kemudian melakukan tindak balas yang sama pada ikatan fosfodiester ekson-intron pada akhir kumpulan penerima intron.

Intron kumpulan II

Intron Kumpulan II dikenali sebagai "self-splicing", kerana RNA ini mampu melakukan self-splicing. Intron dalam kategori ini terdapat dalam prekursor RNA mitokondria dalam keturunan kulat.

Kumpulan I dan II dan ribonuklease P (lihat di bawah) adalah ribozim yang dicirikan oleh molekul besar, yang dapat mencapai panjang hingga beberapa ratus nukleotik, dan membentuk struktur kompleks.

Intron kumpulan III

Intron Kumpulan III disebut RNA "pemotongan diri" dan telah dikenal pasti dalam virus patogen tumbuhan.

RNA ini mempunyai keanehan untuk dapat memotong diri mereka dalam reaksi pematangan RNA genom, bermula dari pendahulu dengan banyak unit.

Dalam kumpulan ini adalah salah satu ribozim yang paling popular dan dikaji: ribozim hammerhead. Ini terdapat pada agen penularan ribonukleik tumbuhan, yang disebut viroid.

Ejen-ejen ini memerlukan proses pembelahan diri untuk menyebarkan dan menghasilkan banyak salinan dirinya dalam rangkaian RNA berterusan.

Viroid mesti dipisahkan antara satu sama lain, dan reaksi ini dikatalisis oleh urutan RNA yang terdapat di kedua-dua sisi kawasan persimpangan. Salah satu urutan ini adalah "kepala tukul" dan dinamakan untuk kesamaan struktur sekundernya dengan instrumen ini.

Ribonuclease P

Ribozim jenis keempat terdiri dari molekul RNA dan protein. Dalam ribonuklease, struktur RNA sangat penting untuk menjalankan proses pemangkin.

Dalam persekitaran selular, ribonuclease P bertindak dengan cara yang sama seperti pemangkin protein, memotong prekursor pemindahan RNA untuk menghasilkan hujung 5 'yang matang.

Kompleks ini mampu mengenali motif yang urutannya tidak berubah dalam perjalanan evolusi (atau telah berubah sangat sedikit) dari pendahulu RNA pemindahan. Untuk mengikat substrat dengan ribozim, ia tidak menggunakan pelengkap antara asas.

Mereka berbeza dengan kumpulan sebelumnya (ribozim hammerhead) dan RNA yang serupa dengan ini, dengan produk akhir potongan: ribonuclease menghasilkan hujung fosfat 5 '.

Ribosom bakteria

Kajian struktur ribosom bakteria telah menyebabkan kesimpulan bahawa ia juga mempunyai sifat ribozim. Laman web yang bertanggungjawab untuk pemangkinan terletak di subunit 50S.

Implikasi evolusi ribozim

Penemuan RNA dengan kapasiti pemangkin telah menyebabkan penghasilan hipotesis yang berkaitan dengan asal usul kehidupan dan evolusinya pada peringkat awal.

Molekul ini adalah asas untuk hipotesis "dunia awal RNA". Beberapa pengarang menyokong hipotesis bahawa, miliaran tahun yang lalu, kehidupan pasti bermula dengan molekul tertentu yang mempunyai kemampuan untuk memangkinkan reaksi sendiri.

Oleh itu, ribozim menjadi calon yang berpotensi untuk molekul-molekul ini yang membentuk bentuk kehidupan yang pertama.

Rujukan

1. Devlin, TM (2004). Biokimia: buku teks dengan aplikasi klinikal. Saya terbalik.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Tiga puluh lima tahun penyelidikan mengenai ribozim dan pemangkin asid nukleik: di mana kita berada hari ini ?. F1000Research, 5, F1000 Fakulti Rev-1511.
3. Strobel, SA (2002). Ribozyme / RNA pemangkin. Ensiklopedia Biologi Molekul.
4. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). Asas Biokimia. Panamerican Medical Ed.
5. Walter, NG, & Engelke, DR (2002). Ribozim: RNA pemangkin yang memotong sesuatu, membuat sesuatu, dan melakukan pekerjaan yang ganjil dan berguna. Ahli Biologi (London, England), 49 (5), 199.
6. Watson, JD (2006). Biologi molekul gen. Panamerican Medical Ed.