Rybozymy

Rybozymy to specjalne rodzaje RNA, które mogą działać jako enzymy.

Substratami dla większości naturalnie występujących rybozymów są wiązania fosfodiestrowe RNA. Jedynym znanym wyjątkiem od tej reguły jest rybosomalny RNA 23S w rybosomie bakteryjnym, który katalizuje tworzenie wiązań peptydowych.

Rybozymy zostały znalezione we wszystkich typach organizmów i są podobne do enzymów białkowych, ponieważ oba zwiększają szybkość reakcji. Wiele rybozymów potrzebuje jonów metali, takich jak magnez, jako kofaktory do katalizowania reakcji.

Niektóre klasy intronów mogą działać jako rybozymy. Introny są podzielone na pięć odrębnych klas – jądrowe mRNA, jądrowe tRNA, archeony, introny grupy pierwszej i grupy drugiej.

Introny grupy pierwszej i drugiej to duże rybozymy o długości kilkuset nukleotydów, które znajdują się w mitochondriach grzybowych i roślinnych, chloroplastach, bakteriofagach i wirusach eukariotycznych.

Mogą one samodzielnie łączyć się bez pomocy jakichkolwiek białek, podczas gdy introny jądrowe są splicowane przez spliceosom, kompleks enzymatyczny zawierający RNA i białka.

Małe rybozymy mają zwykle długość od 50 do 150 nukleotydów i są samorozszczepiającymi się motywami sekwencji nukleotydów. Można je znaleźć w wielu wirusach roślinnych RNA, a także w wirusie zapalenia wątroby typu delta, ludzkim patogenie.

Proces replikacji w tych wirusach wytwarza długie RNA niosące wiele jednostek genomu wirusa, z których każda przenosi mały rybozymy, takie jak młot. Te regularnie rozmieszczone enzymy młota ulegają samodzielnemu rozszczepieniu, co powoduje rozpad długiego RNA na poszczególne segmenty genomu.

Większość rybozymów rozszczepia własną sekwencję nukleotydową, jednak rybonukleaza P może rozszczepiać inne cząsteczki RNA. Rybonukleaza P znajduje się w niektórych bakteriach i przetwarza prekursor tRNA w celu wytworzenia dojrzałego końca 5'.

Wiadomo, że naturalnie dostępne rybozymy katalizują wąski zakres reakcji, takich jak transfer fosforylu w kwasach nukleinowych i tworzenie wiązań peptydowych w białkach. Naukowcy zsyntetyzowali w laboratorium sztuczne rybozymy, które mogą przeprowadzać szeroki zakres reakcji, takich jak tworzenie wiązań węgiel-węgiel i reakcje utleniania-redukcji.