Rybozym - Polski Serwis Naukowy

Rybozymy - substancje zbudowane z kwasu rybonukleinowego (RNA) zdolne do katalizowania pewnych reakcji chemicznych. Spełniają zatem funkcje analogiczne do enzymów białkowych.

Rybozymy występują u wszystkich organizmów, przede wszystkim w mechanizmie syntezy białek oraz przemian kwasów nukleinowych. Transferaza peptydylowa - enzym wchodzący w skład rybosomów, który tworzy wiązania peptydowe, jest rybozymem (rRNA). Inną ważną funkcją rybozymów snRNA jest wycinanie intronów ze świeżo zsyntetyzowanego mRNA. Niektóre rybonukleazy także są rybozymami.

Reakcja chemiczna – każdy proces, w wyniku którego pierwotna substancja zwana substratem przemienia się w inną substancję zwaną produktem. Aby cząsteczka substratu zamieniła się w cząsteczkę produktu konieczne jest rozerwanie przynajmniej jednego z obecnych w niej wiązań chemicznych pomiędzy atomami, bądź też utworzenie się przynajmniej jednego nowego wiązania. Reakcje chemiczne przebiegają z reguły z wydzieleniem lub pochłonięciem energii cieplnej, promienistej (alfa lub beta) lub elektrycznej.

Eukarionty, eukariota, eukarioty, organizmy eukariotyczne (Eucaryota, Eukarya), określane też jako jądrowce, jądrowe, organizmy jądrowe, karioty, kariota (Karyobionta) – organizmy zbudowane z komórek posiadających jądro komórkowe z chromosomami, co jest jednym z elementów odróżniających je od prokariotów. Nukleus odgraniczony jest od cytoplazmy podwójną błoną białkowo–lipidową. Nazwa naukowa pochodzi od greckich słów ευ ("dobry", "prawdziwy") i κάρυον ("orzech").

Rybozymy spełniają też wiele innych funkcji, m.in. wchodzą w skład wielu wirusów.

Pojawiły się już pierwsze eksperymentalne wykorzystania rybozymów do leczenia chorób, m.in. zakażenia HIV, oraz do terapii genowej.

Badania nad rybozymami znajdują się wciąż we wczesnym stadium. Można się spodziewać wielu nowych odkryć w tej dziedzinie.

W 2001 zsyntezowano pierwszą rybozymową polimerazę RNA.

rRNA - rybosomalny, rybosomowy RNA (z ang. Ribosomal RNA). Cząsteczki kwasu rybonukleinowego wchodzące w skład rybosomów, które biorą udział w procesie biosyntezy polipeptydów.

Autokataliza - zjawisko przyspieszenia reakcji katalitycznej pod wpływem jednego z produktów tej reakcji. Szybkość tej reakcji zatem wzrasta w miarę gromadzenia się produktów reakcji.

Warto odnotować, że odkryto rybozymy, które mogą skutecznie katalizować niektóre reakcje organiczne,pełniąc rolę induktorów chiralności. Opisano asymetryczną wersję reakcji Dielsa-Aldera, katalizowaną przez rybozym, w której nadmiar enancjomeryczny sięgał 90%.

Historia odkrycia rybozymów

U eukariontów mRNA pochodzące z transkrypcji nie służy bezpośrednio do syntezy białek. Między syntezą a użyciem podlega obróbce, do której należy splicing - usuwanie sekwencji niekodujących, czyli intronów. W latach 1979-1982 Thomas Cech przeprowadził badania tego procesu na jednokomórkowym eukariocie Tetrahymena thermophila. Badania trwały tak długo, gdyż Cech nie mógł znaleźć białka odpowiedzialnego za wycinanie tego fragmentu. W końcu badania jednoznacznie wykazały, że RNA podlega autokatalizie - sam wycina zbędne fragmenty. Był to pierwszy odkryty rybozym. Następne lata przyniosły odkrycia dalszych rybozymów oraz enzymów mieszanych białkowo-rybonukleinowych. W 1989 Thomas Cech razem z Sidneyem Altmanem otrzymali za swą pracę nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.

Reakcja Dielsa-Aldera - reakcja chemiczna polegająca na skoordynowanej cykloaddycji podstawionego alkenu do sprzężonego dienu. Produktem tej reakcji jest węglowodór cykliczny (np. cykloheksen). Reakcja ta w podwyższonych temperaturach, w fazie gazowej zachodzi spontanicznie bez potrzeby stosowania katalizatorów:

Biosynteza białka - proces prowadzący do wytworzenia cząsteczek białka. Proces ten zachodzi we wszystkich żywych komórkach, a także jest możliwy do przeprowadzenia in vitro.

Świat RNA

Odkrycie rybozymów rozwiązało jeden z paradoksów pochodzenia życia - białka nie mogą istnieć bez kwasów nukleinowych, a kwasy nukleinowe bez białek. Okazało się, że kwasy nukleinowe, w szczególności RNA, tak naprawdę nie potrzebują białek do istnienia.

Teoria, że pierwsze organizmy nie zawierały ani DNA ani białek, lecz jedynie RNA, zyskała ostatnio znacznie na popularności. Hipotetyczna epoka, w trakcie której istniały organizmy zbudowane wyłącznie z RNA nazywana jest światem RNA. Dzięki niedawnemu zsyntezowaniu de novo polimerazy RNA zbudowanej z RNA teoria ta jeszcze bardziej zyskała na wiarygodności.

snRNA, mały jądrowy RNA (ang. small nuclear RNA) - występujący w jądrze komórkowym niekodujący RNA pełniący funkcję rybozymu w procesie wycinania intronów (splicingu).

Enzymy – wielkocząsteczkowe, w większości białkowe katalizatory przyspieszające specyficzne reakcje chemiczne poprzez obniżenie ich energii aktywacji.