Ribozyme

I ribozimi sono RNA che possiedono la proprietà di catalizzare una reazione chimica specifica. Il termine "ribozima" è una parola portmanteau formata dalle parole "acido ribonucleico" e "  enzima  ".

La scoperta di queste molecole negli anni '80, indipendentemente da Tom Cech e Sidney Altman , fu una grande sorpresa perché fino ad allora le proteine erano le uniche macromolecole biologiche note per catalizzare le reazioni chimiche.

Le proprietà catalitiche dei ribozimi sono legate alla capacità dell'RNA di piegarsi per formare una struttura compatta ben definita, che, come nel caso delle proteine, consente la formazione di cavità che formano siti di legame del ligando . Gruppi reattivi precisamente orientati eseguono quindi la catalisi vera e propria.

Esempi di ribozimi

Oggi conosciamo un certo numero di RNA naturali che sono o ribozimi provati, o probabili ribozimi, o anche RNA autocatalitici, che sono il loro substrato.

• La ribonucleasi P coinvolta nella maturazione del tRNA ha dimostrato un'attività catalitica. È un ribozima naturale presente in tutte le cellule. È composto da un RNA catalitico e una o più proteine ​​accessorie. La sua funzione è quella di catalizzare la maturazione degli RNA di trasferimento .
• Il ribosoma è anche un ribozima, che è stato stabilito indirettamente ma chiaramente dalla risoluzione della sua struttura cristallografica. Il sito attivo del ribosoma, che catalizza la reazione di sintesi dei legami peptidici, è infatti composto solo dall'RNA ribosomiale .
• Introni auto - giuntanti , in grado di scindersi specificatamente in assenza di proteine. Anche se sono in grado di favorire la loro giunzione , non sono catalizzatori in senso stretto, poiché si tratta di un'unica reazione, senza riciclo del catalizzatore.
• I riboswitch trovati su alcuni mRNA hanno attività autolitica: si scindono quando sono legati a un ligando attivante. È il caso, ad esempio, del riboswitch specifico per la glucosamina -6-fosfato.
• Anche lo spliceosoma , responsabile dello splicing degli introni citoplasmatici negli eucarioti, è probabilmente un ribozima, sebbene ciò non sia stato ancora formalmente dimostrato.
• L'RNA di alcuni virus contiene strutture capaci di attività di scissione autocatalitica, come il ribozima "testa di martello" caratterizzato da un viroide che infetta la pianta di avocado, così come il ribozima presente sull'RNA del virus dell'epatite D che consente l'autoclivellamento dell'RNA virale.

Infine, ci sono i ribozimi artificiali, isolati in laboratorio da un processo di selezione in vitro chiamato SELEX .

Ribozymes e le origini della vita

La scoperta dei ribozimi ha rivoluzionato il campo dello studio delle origini della vita . L'RNA può svolgere sia il ruolo di catalizzatore che di supporto per l'informazione genetica. È diventato possibile immaginare un mondo prebiotico in cui l'RNA sarebbe stato il precursore di tutte le funzioni biologiche. Questa è la cosiddetta ipotesi del mondo RNA o del mondo RNA .

Note e riferimenti

1. (in) C. Guerrier-Takada , K. Gardiner , T. Marsh , N. Pace e S. Altman , "  La frazione RNA della ribonucleasi P è la subunità catalitica dell'enzima.  " , Cell , vol.  35,1983, p.  849-857 ( PMID  6197186 )
2. (in) P. Nissen J. Hansen , N. Ban , PB Moore , TA Steitz , "  La base strutturale dell'attività ribosomiale nel legame peptidico di sintesi.  " , Science , vol.  289,2000, p.  920-930 ( PMID  10937990 , DOI  10.1126 / science.289.5481.920 ) :

   “  Più precisamente, l'attività enzimatica del ribosoma è trasportata da un enzima RNA chiamato peptydil sintasi, responsabile dell'aggiunta di un legame peptidico tra ogni amminoacido per formare il futuro polipeptide durante la fase chiave della traduzione, che, ricordiamolo, consiste in associare una tripletta nucleotidica sull'RNA messaggero con un amminoacido trasportato dall'RNA di trasferimento, circolante a sua volta tra i siti del ribosoma. Questo enzima RNA o ribosima è quindi essenziale per il meccanismo di traduzione ed è onnipresente negli eucarioti.  "

3. (in) W. Gilbert , "  Origin of Life: The RNA world  " , Nature , vol.  319,1986, p.  618 ( DOI  10.1038 / 319618a0 )