Ribotsyymi

Ribotsyymit ovat RNA-entsyymejä. Ne ovat RNA-molekyylejä, jotka pystyvät katalysoimaan joitain biokemiallisia reaktioita. Tällöin ribotsyymi tekee mahdolliseksi tai nopeuttaa jonkun tietyn reaktion/reaktioita. Yleisimmin ribotsyymit katalysoivat fosfaattiryhmien siirtoa. Ribotsyymien kyky edesauttaa kemiallisia reaktioita riippuu molekyylin muodosta, joka taas riippuu molekyylin emäsjärjestyksestä. Proteiinisynteesissä peptidisidosten syntymistä katalysoiva ribosomi on tunnetuin esimerkki ribotsyymistä[1], koska ribosomin aktiivinen osa on RNA:ta. Ribotsyymien arvellaan edeltäneen proteiinipohjaisia entsyymejä RNA-maailma-teoriassa[2].

Eräs ribotsyymi kaavakuvana.

Ribotsyymi

Ribotsyymit ennusti jo Francis Crickin työryhmä vuonna 1967. Ensimmäiset tunnetut ribotsyymit löysivät Thomas Cech ja Sidney Altman 1980-luvulla, ja ensi kertaa sanaa ribotsyymi käytti Kelly Krugerin ryhmä vuonna 1982 Cell-lehdessä.

Jotkut ribotsyymit ovat syntyneet sattumalta, toiset on ainakin osittain suunniteltu.selvennä Erään kokeen mukaan joka 1E-14 satunnaisesti syntynyt RNA oli ribotsyymi[3]. Ribotsyymin minimikoko on 30–40 emästä[4], toisten tietojen mukaan 52 emästä[5]. Tyypillisesti ribotsyymit ovat noin 250 emästä pitkiä. Monet tunnetut ribotsyymit pilkkovat RNA:ta. Niin sanottu vasaranpääribotsyymi tyyppiä I halkoo RNA:ta tietyissä kohdin kolmiulotteisen rakenteensa ansiosta. Vasaranpääribotsyymi I:n pituus on tavallisesti 47 nukleotidia, ja emäksistä on oltava oikein 69 %. GlmS on ribotsyymi, joka luo fruktoosi-6-fosfaatista ja glutamiinista glukosamiini-6-fosfaattia. GLmS:n pituus on 186,5 nukleotidia, ja sen emäksistä on oltava noin 60 % oikein.

RNA:ta kopioiva ribotsyymi

R-18 luokan I ligaasi-ribostyymista synnytetty on yli 190 emäksen pituinen ribotsyymi, joka pystyy kopioimaan vuorokauden sisään ennen hajoamistaan 14 emästä, joiden on oltava tietynlaisia. Tällöin R-18 ei ole hyvä ja tehokas yleiskäyttöinen RNA-kopioija, vaikka onkin suhteellisen tarkka. R-18a toimii myös jäässä tosin kuin proteiinientsyymit[6]. Vuonna 2011 aiemmasta R-18:sta satunnaismuuntelulla ja osin myös suunnittelulla kehitetty 199 nukleotidin ribotsyymi tC19Z voi kopioida melko tarkasti 95 RNA-nukletodidia, mutta ei oman pituistaan RNA:ta. tC19Z ei ole niin vaativa kopioitavan emäsketjun emäksien suhteen[7].

Ribotsyymien katalyysikohdista

RNA:n suorittama katalyysi vaatii fosforihappoa ja koentsyymiksi metalli-ionin, joka on tavallisesti magnesium, kalsium tai vastaava. Metalli-ioni voi sitoutua esimerkiksi adeniiniin tai guaniiniin.

Yleensä katalyysi tarvitsee magnesiumia, kalsium käy magnesiumin paikalle, mutta reaktiot hidastuvat silloin huomattavasti[8].

Kerälle taipuneissa RNA-ketjuissa on paikkoja metalli-ionien sitoutumista varten.

Metalli-ioni voi sitoutua kaksiketjuisen RNA:n/DNA:n-pareihin A-T, G-C, A-T(U) tai kolmikkoon G-G-C sekä nelikkoon G-G-G-G. Nämä emäkset, esim A-T ovat RNA/DNA-ketjun/ketjujen eri paikoissa olevia nukleotideja[9].

Toimiakseen ribotsyymi vaatii monia emäksiä.

Eräässä ribotsyymissä, ryhmän I intronissa on oltava kolme emästä eri puolilla ketjua, A, U, G, ja magnesiumia sitova kohta. Tetrahymenan intronin suorittama transeesterikaatio vaatii sarjan GGAGGG, joka on vastakkain sarjan UCUCCC kanssa[10]. U1-G22 sitoo Mg2+:n. Lisäksi on oltava ketju AAAAA. Lisäksi on oltava peräkkäinen AG,eli niin sanottu G-paikka[11].

Eräässä itseään käsittelevässä ribotsyymissä on kaksi aktiivista kohtaa, joista toisen pituus on 4 emästä, toisen 6 emästä. Ribotsyymin reaktiivinen kohta, RNA-halkoja toimii emästen G ja A välissä. Aktiivisten kohtien välissä on 15 emästä, ja toisessa 9 emästä[12].

Katso myös

Lähteet
  1. Ribotsyymit solubiologia
  2. Biokemian ja solubiologian perusteet, Jyrki Heino, Matti Vuento WSOY 2001, 1. painos 2007, ISBN 978-951-0-32563-6, http://www.vsoy.fi (Arkistoitu – Internet Archive) s. 75
  3. Evoluutio, kriittinen analyysi lähde tarkemmin?
  4. http://exploringorigins.org/nucleicacids.html
  5. RNA:n katalysoivat ominaisuudet
  6. Extending the importance of H2O: The role of ice in evolution[vanhentunut linkki]
  7. In vitro Evolution and Engineering for Improved Ribozyme polymerase Production, Israr Khan, Muhammad Waheed Akhtar and Ayaz Ali Khan
  8. Sidney M. Hecht, Bioorganic chemistry, Nucleic acids, Oxford 1996, sivu 403, 406
  9. Hecht 256
  10. hecht, sivu 403
  11. hecht 403, Figure 13–16
  12. Hecht, 429, Kuva 14–8

    Aiheesta muualla
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.