Ribozimler

10.1K views02:47 min

Ribozimler, enzim işlevi görebilen özel RNA tipleridir. Doğal olarak oluşan çoğu ribozim için substratlar, RNA fosfodiester bağlarıdır. Bunun bilinen tek istisnası, bakteriyel ribozomda, peptit bağı oluşumunu katalize eden, 23s ribozomal RNA'dır.

Ribozimler her organizma tipinde saptanmıştır ve reaksiyonların hızını artırma yönünden protein bazlı enzimlere benzerler. Pek çok ribozim, reaksiyonları katalize etmek için, kofaktör olarak magnezyum gibi metal iyonlarına ihtiyaç duyar. Bazı intron sınıfları, ribozim işlevi görebilir.

İntronlar beş farklı sınıfa ayrılmıştır:çekirdek mRNA, çekirdek tRNA, arkeal, grup I ve grup II intronlar. Grup I ve II intronlar, birkaç yüz nükleotid uzunluğunda, büyük ribozimlerdir ve fungal ve bitki mitokondrilerinde, kloroplastlarda, bakteriyofajlarda ve ökaryotik virüslerde bulunurlar. Bir proteinden yardım almadan self-splicing gerçekleştirebilir.

Çekirdek intronları ise, RNA ve protein içeren bir enzim kompleksi olan spliceozom tarafından birleştirilir. Küçük ribozimler genellikle 50 ila 150 nükleotit uzunluğundadır ve kendi kendine bölünen nükleotit dizisi motifleridir. Bunlar, birçok RNA bitki virüsünde ve bir insan patojeni olan hepatit delta virüsünde bulunur.

Bu virüslerdeki replikasyon işlemi, viral genomun birçok birimini taşıyan uzun RNA üretir;burada her birim, hammerhead gibi küçük bir ribozim taşır. Bu düzenli aralıklı hammerhead enzimleri, kendi kendine bölünme gerçekleştirerek, uzun RNA'nın ayrı genom segmentlerine bölünmesini sağlar. Çoğu ribozim, kendi nükleotid dizisini böler.

Bununla birlikte ribonükleaz P, diğer RNA moleküllerini bölebilir. Bazı bakterilerde bulunan ribonükleaz P, öncü tRNA'yı işleyerek olgun bir 5'ucu oluşturur. Doğal olarak elde edilebilen ribozimlerin, nükleik asitlerde fosforil transferi ve proteinlerde peptid bağı oluşumu gibi, dar bir reaksiyon aralığını katalize ettiği bilinmektedir.

Bilim adamlarının laboratuvarda sentezledikleri yapay ribozimler, karbon-karbon bağı oluşumu ve oksidasyon-indirgeme reaksiyonları gibi çok çeşitli reaksiyonları gerçekleştirebilmektedir.

Overview

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ribozim terimi, enzim görevi görebilen RNA için kullanılır. Ribozimler esas olarak seçili virüslerde, bakterilerde, bitki organellerinde ve alt ökaryotlarda bulunur. Ribozimler ilk olarak 1982 yılında Tom Cech'in laboratuvarının Grup I intronların enzim gibi davrandığını gözlemlemesiyle keşfedildi. Bunu kısa bir süre sonra Sid Altman'ın laboratuvarında başka bir ribozim olan Ribonulcease P'nin keşfi izledi. Hem Cech hem de Altman, ribozimler üzerindeki çalışmalarından dolayı 1989'da Nobel Kimya Ödülü'nü aldılar.

Ribozimler büyüklüklerine göre büyük ve küçük olmak üzere iki gruba ayrılabilir. Büyük ribozimlerin boyutları birkaç yüz ila birkaç bin nükleotit arasında değişebilir. Tip I ve II intronlar ve bakteriyel Ribonükleaz P, büyük ribozimlerdir. Küçük ribozimler 30 ila 150 nükleotit uzunluğundadır. Birçok patojenik bitki virüsünde ve bir insan patojeni olan hepatit delta virüsünde (HDV) bulunurlar. Hammerhead, hairpin, HDV ve Varkud uydusu küçük ribozimlerin yaygın türleridir. Büyük ribozimlerin çoğu, aktiviteleri için metal iyonlarına, özellikle de Mg²⁺'ya ihtiyaç duyar, ancak küçük ribozimlerin çoğu için metal iyonları gerekli değildir. glmS mRNA'daki glmS ribozimi, glukozamin 6-fosfat yüksek konsantrasyonlarda mevcut olduğunda aynı zamanda bir riboswitch görevi gördüğü için benzersiz bir a-ribozimdir.

Doğal olarak oluşan ribozimlerin çoğu, kendi RNA'larında bulunan fosfodiester bağlarını kırarak kendi kendine bölünmeyi katalize eder. Tipik bir protein enziminden farklı olarak çoğu ribozim, tek döngülü bir reaksiyon gerçekleştirir çünkü kendi kendine bölünmeden sonra artık aktif değildirler. Bununla birlikte, iki ribozim - Ribonulcease P ve 50S ribozomal alt birimindeki 23S RNA, farklı reaksiyonlar gerçekleştirir. Bakteriyel Ribonükleaz P, endonükleaz aktivitesine sahip olan ve Mg²⁺ iyonlarına ihtiyaç duyan bir RNA-protein kompleksidir. RNA bileşeni, olgun 5' ucunu üretmek için prematüre tRNA'nın 5' ucuna etki eder. Ribozomda bulunan 23S RNA, bilinen tüm doğal ribozimlerden farklıdır; çünkü translasyon sırasında fosforil transfer reaksiyonları yerine peptit bağı oluşumu reaksiyonlarını gerçekleştirir.

RNA, enzimlerin yanı sıra genetik bilgi taşıyıcısı olarak da hareket edebildiğinden, geçmişte RNA'nın erken yaşam formlarının gelişiminde önemli bir rol oynadığı bir "RNA dünyasının" var olabileceği hipotezi ileri sürülüyor. Ancak karmaşık yaşam formlarının evrimiyle birlikte yirmi amino asitli proteinler, enzim görevi görmeye başlamış ve ribozimlerin gerçekleştirdiği birçok reaksiyonu üstlenmiş olabilir. Bu teori, amid bağı oluşumu, glikosidik bağ oluşumu, karbon-karbon bağı oluşumu, oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları gibi sayısız reaksiyonu gerçekleştirebilen, in vitro geliştirilen yapay ribozimlerden destek almaktadır.

Transcript

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bilim adamlarının laboratuvarda sentezledikleri yapay ribozimler, karbon-karbon bağı oluşumu ve oksidasyon-indirgeme reaksiyonları gibi çok çeşitli reaksiyonları gerçekleştirebilmektedir.