リボザイム

リボザイムは、酵素として作用する特殊な種類のRNAです。

最も天然に存在するリボザイムの基質は、RNAホスホジエステル結合です。これに対する唯一の既知の例外は、ペプチド結合形成を触媒する細菌のリボソーム中の23SリボソームRNAです。

リボザイムはあらゆる種類の生物で発見されており、タンパク質ベースの酵素と似ていますが、どちらも反応速度を増加させます。多くのリボザイムは、反応を触媒するための補因子として、マグネシウムのような金属イオンを必要とします。

イントロンのいくつかのクラスはリボザイムとして作用することができます。イントロンは、核mRNA、核tRNA、古細菌、グループ1、グループ2のイントロンの5つの異なるクラスに分類されます。

グループ1および2イントロンは、数百ヌクレオチドの長さを持つ大きなリボザイムで、真菌および植物のミトコンドリア、葉緑体、バクテリオファージ、および真核生物ウイルスに見られます。

それらはタンパク質の助けを借りずに自己スプライスすることができますが、核イントロンは、RNAとタンパク質を含む酵素複合体であるスプライソソームによってスプライシングされます。

小さなリボザイムは通常50〜150ヌクレオチドの長さで、自己切断ヌクレオチド配列モチーフです。これらは、多くのRNA植物ウイルスや、ヒトの病原体であるデルタ型肝炎ウイルスに見られます。

これらのウイルスの複製プロセスは、ウイルスゲノムの複数のユニットを持つ長いRNAを生成し、各ユニットはハンマーヘッドのような小さなリボザイムを運びます。これらの等間隔に配置されたシュモクザメ酵素は自己切断を受け、その結果、長いRNAが個々のゲノムセグメントに切断されます。

ほとんどのリボザイムは自身のヌクレオチド配列を切断しますが、リボヌクレアーゼPは他のRNA分子を切断することができます。リボヌクレアーゼPは一部の細菌に存在し、前駆体tRNAをプロセスして成熟した5'末端を生成します。

天然に利用可能なリボザイムは、核酸のホスホリル移動やタンパク質のペプチド結合形成など、狭い範囲の反応を触媒することが知られています。科学者たちは、炭素-炭素結合形成反応や酸化還元反応などの幅広い反応を実行できる人工リボザイムを研究室で合成しました。