RyswCjXzX9gr31

Zdjęcie przedstawia cząsteczkę kwasu rybonukleinowego. To struktura trzeciorzędowa. Bardzo podobna do struktury przestrzennej enzymów. Przypomina splątane, wielokolorowe grzebienie. Czerwono, niebiesko, pomarańczowo, zielono, żółte. O spiralnym kształcie. Z nici cząsteczki wystają charakterystyczne, pozostające w niewielkiej odległości od siebie prostopadle ułożone linie. Tego rodzaju cząsteczka może katalizować reakcje biochemiczne. To biokatalizator przyśpieszający reakcje chemiczne.

Rybozymy to związki zbudowane z kwasu rybonukleinowego (RNA), złożonego z nukleotydów. W skład każdego nukleotydu wchodzą: cukier ryboza, reszta kwasu fosforowego i jedna z czterech zasad azotowych – adenina, guanina, cytozyna lub uracyl. Rybozymy mają właściwości enzymów. Oznacza to, że tak jak klasyczne enzymy (o budowie białkowej) są katalizatorami reakcji biochemicznych.

Rybozymy zdolne są do hydrolizy wiązań fosfodiestrowych w cząsteczkach RNA, katalizują one także ich estryfikacjęestryfikacjaestryfikację. Hydroliza wiązań w RNA sprawia, że ta cząsteczka jest dzielona na drobniejsze fragmenty lub na nukleotydy. Enzymy o takich właściwościach nazywane są rybonukleazamirybonukleazyrybonukleazami. Aby mogły one katalizować reakcje chemiczne, muszą mieć strukturę trzeciorzędową, którą osiągają dzięki odpowiedniemu pofałdowaniu i obecności wiązań wodorowych.

Przykładem rybozymu jest transferaza peptydylowa – enzym wchodzący w skład rybosomów, który katalizuje tworzenie wiązania peptydowego pomiędzy kolejnymi aminokwasami w procesie translacji.

Rybozymy odgrywają istotną rolę w procesie dojrzewania pre‑mRNApre‑mRNApre‑mRNA. Odpowiedzialne są za wycinanie intronów, dzięki czemu pre‑mRNA przekształca się w dojrzały mRNA. Introny to niekodujące sekwencje genów, które rozdzielają fragmenty kodujące, czyli eksony, a dojrzewanie pre‑mRNA polega właśnie na wycinaniu fragmentów niekodujących, co nazywane jest splicingiem lub obróbką potranskrypcyjną.

Zgodnie z hipotezami dotyczącymi powstawania życia białka nie mogą istnieć bez kwasów nukleinowych, a kwasy nukleinowe - bez białek. Jak w takim razie mogły powstać rybozymy, które są zbudowane wyłącznie z RNA? Wątpliwość ta doprowadziła do sformułowania hipotezy, zgodnie z którą na początku powstania życia to nie DNADNADNA był nośnikiem informacji genetycznej, lecz służył do tego RNA. Jednocześnie pełnił on funkcję enzymów. Co więcej, podkreśla się, że w komórkach zawierających DNA to kwas rybonukleinowy stanowi matrycę, na której zachodzi proces syntezy białek. W tej hipotetycznej fazie rozwoju świata ożywionego, zwanej światem RNA, cząsteczki RNA odgrywały więc rolę tzw. przedkomórkowego życia, a dopiero potem wykształcił się bardziej złożony DNA, który jako stabilniejszy nośnik informacji genetycznej zastąpił RNA. Obecnie znane są struktury, w których RNA odgrywa najważniejszą rolę − są to wirusy, np. wirus nabytego upośledzenia odporności (czyli HIV). Przeciwko hipotezie świata RNA może przemawiać fakt, że cząsteczka ta jest niestabilna i łatwo ulega rozkładowi (hydrolizie).

R5C9oEiORffkU

Zdjęcie przedstawia schematyczną budowę cząsteczek kwasów rybonukleinowego i deoksyrybonukleinowego. Po lewej stronie znajduje się model cząsteczki RNA. Cząsteczka przypomina pofalowany grzebień. Jest spiralnie skręcona. Ma kształt helisy. Od nici kwasu odchodzą gęsto, prostopadle ułożone kolorowe linie. Te kolorowe linie to nukleotydy. Nukleotyd jest podstawowym elementem strukturalnym kwasu nukleinowego. Zbudowany jest z cukru, reszty kwasu fosforowego oraz zasady azotowej. Budowa RNA jest podobna do struktury DNA. Jednak w przeciwieństwie do DNA składa się tylko z jednej nici. Jej zadaniem jest między innymi przekazywanie i translacja kodu genetycznego w biosyntezie białek. Cząsteczka DNA przedstawiona po prawej stronie to dwie spiralnie ułożone nici kwasowe. Struktura przestrzenna cząsteczki ma kształt helisy. Jest zbudowana z dwóch nici, które są równo od siebie odległe i wspólnie spiralnie skręcone, dlatego przybierają kształt linii śrubowej. To dwa połączone ze sobą kolorowe grzebienie. Połączone są ze sobą kolorowymi, prostopadłymi liniami. Linie są stworzone przez pary nukleotydów.

R1QHC3Z5VxyJJ1

Zdjęcie mikroskopowe przedstawia wirusa brodawczaka ludzkiego. To kolista struktura, złożona z małych połączonych ze sobą form. To wiriony. Pomiędzy nimi znajdują się charakterystyczne wgłębienia. Powodują one, że wirus ma niejednorodną strukturę. Wiriony mają średnicę nie większą niż trzydzieści nanometrów.

Fragmentacja mRNA sprawia, że dana komórka nie może poprawnie syntetyzować swoich białek, co istotnie upośledza jej funkcjonowanie i namnażanie. Z tego powodu zdolność rybozymów do cięcia cząsteczek mRNA jest wykorzystywana w medycynie w terapii genowej, m.in. w leczeniu zakażenia wirusem brodawczaka ludzkiego (HPV). Wirus ten atakuje nabłonek, przez co zwiększa ryzyko wystąpienia nowotworów złośliwych − raka szyjki macicy czy odbytu. Rybozymy, doprowadzając do fragmentacji RNA wirusa, ograniczają jego namnażanie i w ten sposób sprzyjają jego eliminacji z ludzkich komórek.

Ze względu na swoje właściwości rybozymy mogą być nowym, obiecującym rozwiązaniem w onkologii. Ich zdolność do fragmentacji mRNA i wpływ tego procesu na ograniczanie rozwoju chorób nowotworowych jest ciągle badany.

Słownik