RIBOZIM: CIRI DAN TIPE - BIOLOGI - 2025

The ribozymes adalah RNA (asam ribonukleat) dengan kapasitas katalitik, ia mampu mempercepat reaksi kimia yang terjadi dalam tubuh. Beberapa ribozim dapat bekerja sendiri, sementara yang lain membutuhkan keberadaan protein untuk mengkatalisasi secara efektif.

Ribozim yang ditemukan sejauh ini berpartisipasi dalam reaksi pembentukan molekul RNA transfer dan dalam reaksi penyambungan: transesterifikasi yang berpartisipasi dalam penghilangan intron dari molekul RNA, baik utusan, transfer atau ribosom. Bergantung pada fungsinya, mereka diklasifikasikan menjadi lima kelompok.

Sumber: Oleh Frédéric Dardel, dari Wikimedia Commons

Penemuan ribozim telah menarik minat banyak ahli biologi. RNA katalitik ini telah diusulkan sebagai kandidat potensial untuk molekul yang mungkin memunculkan bentuk kehidupan pertama.

Lebih lanjut, seperti banyak virus, mereka menggunakan RNA sebagai materi genetik dan banyak di antaranya bersifat katalitik. Oleh karena itu, ribozim menawarkan peluang untuk pembuatan obat yang berusaha menyerang katalis ini.

Perspektif sejarah

Selama bertahun-tahun diyakini bahwa satu-satunya molekul yang mampu berpartisipasi dalam katalisis biologis adalah protein.

Protein terdiri dari dua puluh asam amino - masing-masing dengan sifat fisik dan kimia yang berbeda - yang memungkinkan mereka untuk berkelompok menjadi berbagai macam struktur kompleks, seperti heliks alfa dan lembaran beta.

Pada tahun 1981, penemuan ribozim pertama terjadi, mengakhiri paradigma bahwa satu-satunya molekul biologis yang mampu mengkatalis adalah protein.

Struktur enzim memungkinkan untuk mengambil substrat dan mengubahnya menjadi produk tertentu. Molekul RNA juga memiliki kemampuan untuk melipat dan mengkatalisasi reaksi.

Faktanya, struktur ribozim menyerupai struktur enzim, dengan semua bagiannya yang paling menonjol, seperti sisi aktif, sisi pengikatan substrat, dan sisi pengikatan kofaktor.

RNAse P adalah salah satu ribozim pertama yang ditemukan dan terdiri dari protein dan RNA. Ini berpartisipasi dalam generasi molekul RNA transfer mulai dari prekursor yang lebih besar.

Karakteristik katalisis

Ribozymes adalah molekul RNA katalitik mampu mempercepat reaksi transfer kelompok fosforil oleh lipat dari 10 ⁵ ke 10 ¹¹ .

Dalam percobaan laboratorium, mereka juga telah terbukti berpartisipasi dalam reaksi lain, seperti transesterifikasi fosfat.

Jenis ribozim

Ada lima kelas atau jenis ribozim: tiga di antaranya berpartisipasi dalam reaksi modifikasi diri, sedangkan dua lainnya (ribonuklease P dan RNA ribosom) menggunakan substrat yang berbeda dalam reaksi katalitik. Dengan kata lain, molekul selain RNA katalitik.

Intron dari grup I

Jenis intron ini telah ditemukan dalam gen mitokondria parasit, jamur, bakteri, bahkan virus (seperti bakteriofag T4).

Misalnya, dalam protozoa dari spesies Tetrahymena thermofila, sebuah intron dikeluarkan dari prekursor RNA ribosom dalam serangkaian langkah: pertama, nukleotida atau nukleosida guanosin bereaksi dengan ikatan fosfodiester yang menggabungkan intron dengan reaksi ekson dari transesterifikasi.

Ekson bebas kemudian melakukan reaksi yang sama pada ikatan fosfodiester ekson-intron di ujung gugus akseptor intron.

Kelompok II intron

Kelompok II intron dikenal sebagai "sambung sendiri", karena RNA ini mampu menyambung sendiri. Intron dalam kategori ini ditemukan dalam prekursor RNA mitokondria dalam garis keturunan jamur.

Grup I dan II dan P ribonuklease (lihat di bawah) adalah ribozim yang ditandai dengan molekul besar, yang dapat mencapai hingga beberapa ratus nukleotik panjangnya, dan membentuk struktur yang kompleks.

Kelompok III intron

Kelompok III intron disebut RNA "pemotongan sendiri" dan telah diidentifikasi dalam virus patogen tanaman.

RNA ini memiliki kekhasan yaitu mampu memotong dirinya sendiri dalam reaksi pematangan RNA genomik, dimulai dari prekursor dengan banyak unit.

Dalam kelompok ini adalah salah satu ribozim yang paling populer dan dipelajari: ribozim martil. Ini ditemukan pada agen infeksius ribonukleat tanaman, yang disebut viroid.

Agen ini membutuhkan proses self-cleavage untuk memperbanyak dan menghasilkan banyak salinan dirinya sendiri dalam rantai RNA yang berkelanjutan.

Viroid harus dipisahkan satu sama lain, dan reaksi ini dikatalisis oleh urutan RNA yang ditemukan di kedua sisi daerah persimpangan. Salah satu urutan ini adalah "kepala palu" dan dinamai karena kesamaan struktur sekundernya dengan instrumen ini.

Ribonuclease P.

Jenis ribozim keempat terdiri dari molekul RNA dan protein. Dalam ribonuklease, struktur RNA sangat penting untuk melakukan proses katalitik.

Dalam lingkungan seluler, ribonuklease P bertindak dengan cara yang sama seperti katalis protein, memotong prekursor transfer RNA untuk menghasilkan ujung 5 'yang matang.

Kompleks ini mampu mengenali motif yang urutannya tidak berubah selama evolusi (atau hanya sedikit berubah) dari prekursor RNA transfer. Untuk mengikat substrat dengan ribozim, itu tidak menggunakan komplementaritas antar basa secara ekstensif.

Mereka berbeda dari kelompok sebelumnya (ribozim martil) dan RNA serupa dengan yang satu ini, dengan produk akhir pemotongan: ribonuklease menghasilkan ujung fosfat 5 '.

Ribosom bakteri

Studi tentang struktur ribosom bakteri telah mengarah pada kesimpulan bahwa ia juga memiliki sifat ribozim. Situs yang bertanggung jawab atas katalisis terletak di subunit 50S.

Implikasi evolusioner ribozim

Penemuan RNA dengan kapasitas katalitik telah menghasilkan hipotesis yang berkaitan dengan asal mula kehidupan dan evolusinya dalam tahap awal.

Molekul ini adalah dasar untuk hipotesis "dunia awal RNA". Beberapa penulis mendukung hipotesis bahwa, miliaran tahun yang lalu, kehidupan pasti dimulai dengan molekul tertentu yang memiliki kemampuan untuk mengkatalisasi reaksinya sendiri.

Dengan demikian, ribozim tampaknya menjadi kandidat potensial untuk molekul-molekul ini yang menghasilkan bentuk kehidupan pertama.

Referensi

1. Devlin, TM (2004). Biokimia: buku teks dengan aplikasi klinis. Saya terbalik.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Tiga puluh lima tahun penelitian ribozim dan katalisis asam nukleat: di mana posisi kita saat ini?. F1000Research, 5, F1000 Faculty Rev-1511.
3. Strobel, SA (2002). Ribozim / RNA Katalitik. Ensiklopedia Biologi Molekuler.
4. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). Dasar-dasar Biokimia. Panamerican Medical Ed.
5. Walter, NG, & Engelke, DR (2002). Ribozim: RNA katalitik yang memotong sesuatu, membuat sesuatu, dan melakukan pekerjaan yang aneh dan berguna. Ahli biologi (London, Inggris), 49 (5), 199.
6. Watson, JD (2006). Biologi molekuler dari gen. Panamerican Medical Ed.