- มุมมองทางประวัติศาสตร์
- ลักษณะของการเร่งปฏิกิริยา
- ประเภทของ ribozymes
- Introns ของกลุ่ม I
- อินตรอนกลุ่ม II
- กลุ่มที่สาม introns
- Ribonuclease P.
- ไรโบโซมของแบคทีเรีย
- ผลกระทบเชิงวิวัฒนาการของ ribozymes
- อ้างอิง
ribozymesเป็นอาร์เอ็นเอ (กรด ribonucleic) ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีความจุมันเป็นความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นในร่างกาย ไรโบไซม์บางตัวสามารถทำหน้าที่เพียงอย่างเดียวในขณะที่บางชนิดต้องการโปรตีนเพื่อเร่งปฏิกิริยาอย่างมีประสิทธิภาพ
ribozymes ที่ค้นพบจนถึงขณะนี้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาของการสร้างโมเลกุลของการถ่ายโอน RNA และในปฏิกิริยาต่อกัน: ทรานเอสเตอริฟิเคชันที่มีส่วนร่วมในการกำจัดอินตรอนออกจากโมเลกุลอาร์เอ็นเอไม่ว่าจะเป็นสารถ่ายโอนหรือไรโบโซม ขึ้นอยู่กับหน้าที่ของพวกเขาพวกเขาแบ่งออกเป็นห้ากลุ่ม
ที่มา: โดยFrédéric Dardel จาก Wikimedia Commons
การค้นพบริโบไซม์ได้กระตุ้นความสนใจของนักชีววิทยาหลายคน RNA ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ได้รับการเสนอให้เป็นตัวเลือกที่มีศักยภาพสำหรับโมเลกุลที่อาจก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตแรก
นอกจากนี้เช่นเดียวกับไวรัสหลายชนิดที่พวกมันใช้ RNA เป็นสารพันธุกรรมและหลายตัวเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นริโบไซม์จึงมีโอกาสในการสร้างยาที่ต้องการโจมตีตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้
มุมมองทางประวัติศาสตร์
เป็นเวลาหลายปีที่เชื่อกันว่าโมเลกุลเดียวที่สามารถเข้าร่วมในการเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพคือโปรตีน
โปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโนยี่สิบชนิดซึ่งแต่ละชนิดมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่แตกต่างกันซึ่งช่วยให้สามารถรวมกลุ่มเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนได้หลากหลายเช่นแอลฟาเฮลิกส์และแผ่นเบต้า
ในปีพ. ศ. 2524 การค้นพบไรโบโซมครั้งแรกเกิดขึ้นโดยยุติกระบวนทัศน์ที่โมเลกุลทางชีววิทยาเพียงชนิดเดียวที่สามารถเร่งปฏิกิริยาได้คือโปรตีน
โครงสร้างของเอนไซม์อนุญาตให้นำสารตั้งต้นและเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์บางชนิด โมเลกุลของ RNA ยังมีความสามารถในการพับและเร่งปฏิกิริยา
ในความเป็นจริงโครงสร้างของ ribozyme มีลักษณะคล้ายกับเอนไซม์โดยมีส่วนที่โดดเด่นที่สุดเช่นไซต์ที่ใช้งานอยู่ไซต์ที่มีการยึดติดของสารตั้งต้นและไซต์ที่มีผลผูกพันร่วมปัจจัยร่วม
RNAse P เป็นหนึ่งใน ribozymes ตัวแรกที่ถูกค้นพบและประกอบด้วยโปรตีนและ RNA มีส่วนร่วมในการสร้างโมเลกุลถ่ายโอน RNA โดยเริ่มจากสารตั้งต้นที่ใหญ่กว่า
ลักษณะของการเร่งปฏิกิริยา
ribozymes เป็นโมเลกุล RNA เร่งปฏิกิริยาความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนกลุ่ม phosphoryl โดยคำสั่งของขนาด 10 5ที่จะ 10 11
ในการทดลองในห้องปฏิบัติการพบว่ามีส่วนร่วมในปฏิกิริยาอื่น ๆ เช่นการทรานเอสเตอริฟิเคชันฟอสเฟต
ประเภทของ ribozymes
ริโบไซม์มีห้าคลาสหรือประเภท: สามประเภทนี้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาที่ปรับเปลี่ยนได้เองในขณะที่อีกสองชนิดที่เหลือ (ribonuclease P และ ribosomal RNA) ใช้สารตั้งต้นที่แตกต่างกันในปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยา กล่าวอีกนัยหนึ่งคือโมเลกุลอื่นที่ไม่ใช่ RNA ตัวเร่งปฏิกิริยา
Introns ของกลุ่ม I
อินตรอนชนิดนี้พบได้ในยีนไมโทคอนเดรียของปรสิตเชื้อราแบคทีเรียและแม้แต่ไวรัส (เช่น bacteriophage T4)
ตัวอย่างเช่นในโปรโตซัวของสายพันธุ์ Tetrahymena thermofila อินตรอนจะถูกลบออกจากสารตั้งต้นของไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอตามลำดับขั้นตอน: ขั้นแรกนิวคลีโอไทด์หรือกัวโนซีนนิวคลีโอไซด์ทำปฏิกิริยากับพันธะฟอสโฟดิสเตอร์ที่เชื่อมภายในกับปฏิกิริยาเอ็กซอน ของทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน
จากนั้น exon อิสระจะทำปฏิกิริยาเดียวกันที่พันธะ exon-intron phosphodiester ที่ส่วนท้ายของกลุ่มตัวรับของอินตรอน
อินตรอนกลุ่ม II
อินตรอนของกลุ่ม II เรียกว่า "self-splicing" เนื่องจาก RNA เหล่านี้มีความสามารถในการประกบตัวเอง Introns ในประเภทนี้พบได้ใน mitochondrial RNA สารตั้งต้นในวงศ์ของเชื้อรา
กลุ่ม I และ II และ P ribonucleases (ดูด้านล่าง) เป็น ribozymes ที่มีลักษณะเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ซึ่งสามารถมีความยาวได้ถึงหลายร้อยนิวคลีโอติกและสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อน
กลุ่มที่สาม introns
อินตรอนกลุ่มที่ 3 เรียกว่า RNA แบบ "ตัดเอง" และถูกระบุในไวรัสที่ทำให้เกิดโรคพืช
RNA เหล่านี้มีความไม่ชอบมาพากลที่สามารถตัดตัวเองได้ในปฏิกิริยาการเจริญเติบโตของจีโนมอาร์เอ็นเอโดยเริ่มจากสารตั้งต้นที่มีหลายหน่วย
ในกลุ่มนี้เป็นหนึ่งใน ribozymes ที่ได้รับความนิยมและได้รับการศึกษามากที่สุด: hammerhead ribozyme สิ่งนี้พบได้ในสารติดเชื้อไรโบนิวคลีอิกของพืชที่เรียกว่าไวรอยด์
ตัวแทนเหล่านี้ต้องการกระบวนการแยกตัวเองเพื่อเผยแพร่และสร้างสำเนาของตัวเองหลายชุดในห่วงโซ่ RNA แบบต่อเนื่อง
ไวรอยด์ต้องแยกออกจากกันและปฏิกิริยานี้ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยลำดับ RNA ที่พบในทั้งสองด้านของบริเวณจุดเชื่อมต่อ หนึ่งในลำดับเหล่านี้คือ "หัวค้อน" และได้รับการตั้งชื่อตามความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างรองกับเครื่องมือนี้
Ribonuclease P.
ribozyme ประเภทที่สี่ประกอบด้วยทั้ง RNA และโมเลกุลของโปรตีน ในไรโบนิวคลีเอสโครงสร้างของ RNA มีความสำคัญต่อกระบวนการเร่งปฏิกิริยา
ในสภาพแวดล้อมของเซลล์ ribonuclease P ทำหน้าที่ในลักษณะเดียวกับตัวเร่งปฏิกิริยาโปรตีนตัดสารตั้งต้นของการถ่ายโอน RNA เพื่อสร้างปลาย 5 'ที่โตเต็มที่
คอมเพล็กซ์นี้สามารถรับรู้ลวดลายที่ลำดับไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงวิวัฒนาการ (หรือมีการเปลี่ยนแปลงน้อยมาก) ของสารตั้งต้นของการถ่ายโอน RNA ในการผูกวัสดุพิมพ์กับ ribozyme จะไม่ใช้ประโยชน์จากความสมบูรณ์ระหว่างฐานอย่างกว้างขวาง
พวกมันแตกต่างจากกลุ่มก่อนหน้านี้ (ribozymes หัวค้อน) และ RNA ที่คล้ายกับกลุ่มนี้โดยผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการตัด: ribonuclease สร้างปลายฟอสเฟต 5 '
ไรโบโซมของแบคทีเรีย
การศึกษาโครงสร้างของไรโบโซมของแบคทีเรียทำให้ได้ข้อสรุปว่ามันยังมีคุณสมบัติของไรโบโซม ไซต์ที่รับผิดชอบการเร่งปฏิกิริยาตั้งอยู่ในหน่วยย่อย 50S
ผลกระทบเชิงวิวัฒนาการของ ribozymes
การค้นพบอาร์เอ็นเอที่มีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาได้นำไปสู่การสร้างสมมติฐานที่เกี่ยวข้องกับต้นกำเนิดของชีวิตและวิวัฒนาการในระยะเริ่มแรก
โมเลกุลนี้เป็นพื้นฐานของสมมติฐาน "โลกยุคแรกของ RNA" ผู้เขียนหลายคนสนับสนุนสมมติฐานที่ว่าเมื่อหลายพันล้านปีก่อนชีวิตต้องเริ่มต้นด้วยโมเลกุลบางอย่างที่มีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาของตัวเอง
ดังนั้นริโบไซม์จึงดูเหมือนจะเป็นตัวเลือกที่มีศักยภาพสำหรับโมเลกุลเหล่านี้ซึ่งก่อกำเนิดรูปแบบแรกของชีวิต
อ้างอิง
- Devlin, TM (2004) ชีวเคมี: ตำราที่มีการใช้งานทางคลินิก ฉันย้อนกลับ
- Müller, S. , Appel, B. , Balke, D. , Hieronymus, R. , & Nübel, C. (2016). สามสิบห้าปีของการวิจัยเกี่ยวกับ ribozymes และการเร่งปฏิกิริยากรดนิวคลีอิก: วันนี้เราอยู่ที่ไหน? F1000Research, 5, F1000 คณะ Rev-1511
- Strobel, SA (2002). Ribozyme / Catalytic RNA สารานุกรมอณูชีววิทยา.
- Voet, D. , Voet, JG, & Pratt, CW (2014). พื้นฐานชีวเคมี. Panamerican Medical Ed.
- Walter, NG, & Engelke, DR (2002) Ribozymes: RNA ที่เร่งปฏิกิริยาที่ตัดสิ่งต่างๆสร้างสิ่งต่างๆและทำงานที่แปลกและมีประโยชน์ นักชีววิทยา (ลอนดอน, อังกฤษ), 49 (5), 199.
- วัตสัน, JD (2549). อณูชีววิทยาของยีน Panamerican Medical Ed.