Ribozyme (Ribosim)

Ribozyme: ένα μόριο RNA που έχει τις ιδιότητες ενός ενζύμου

Η έρευνα στον τομέα του RNA τα τελευταία χρόνια έχει δείξει ότι αυτά τα μόρια όχι μόνο παρέχουν ένα πρότυπο για τη σύνθεση πρωτεϊνών, αλλά είναι επίσης ικανά να εκτελούν τις λειτουργίες των ενζύμων. Ένα παράδειγμα τέτοιου μορίου είναι ένα ριβοένζυμο.

Το ριβοένζυμο είναι ένα μόριο RNA που έχει την ικανότητα να καταλύει αλλαγές στη μοριακή του δομή. Αυτή η ιδιότητα κάνει το ριβοένζυμο παρόμοιο με τα πρωτεϊνικά ένζυμα, τα οποία μπορούν επίσης να καταλύουν χημικές αντιδράσεις στο σώμα.

Η ανακάλυψη των ριβοζύμων είχε μεγάλη σημασία για την κατανόηση της εξέλιξης της ζωής στη Γη. Όπως είναι γνωστό, η αντιγραφή των μορίων DNA και RNA απαιτεί την παρουσία ενζύμων. Ωστόσο, τα πρωτεϊνικά ένζυμα παράγονται στο σώμα μόνο κατά τη διαδικασία κωδικοποίησης του DNA, γεγονός που οδηγεί στο ερώτημα: πώς θα μπορούσαν να προκύψουν και να λειτουργήσουν τα μόρια νουκλεϊκού οξέος στα πρώιμα στάδια της εξέλιξης, όταν τα ένζυμα πρωτεΐνης δεν είχαν δημιουργηθεί ακόμη;

Τα ριβοένζυμα ήταν η απάντηση σε αυτό το ερώτημα. Αυτά τα μόρια μπορούν να λειτουργήσουν ως ένζυμα, καταλύοντας χημικές αντιδράσεις που είναι απαραίτητες για τη δική τους λειτουργία. Έτσι, τα ριβοένζυμα θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως τα πρώτα ένζυμα σε οργανισμούς στα αρχικά στάδια της εξέλιξης.

Επί του παρόντος, τα ριβοένζυμα χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας. Για παράδειγμα, πρόσφατη έρευνα έδειξε ότι τα γενετικά τροποποιημένα ριβοένζυμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καταστροφή των μορίων RNA του ιού του AIDS (ιός ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV)). Αυτό ανοίγει νέες ευκαιρίες για τη δημιουργία νέων φαρμάκων για την καταπολέμηση μολυσματικών ασθενειών.

Έτσι, τα ριβοένζυμα είναι μοναδικά μόρια RNA που μπορούν να εκτελέσουν τις λειτουργίες των ενζύμων και έχουν μεγάλη σημασία για την κατανόηση των διαδικασιών της εξέλιξης της ζωής στη Γη. Η ανάπτυξη νέων μεθόδων για τη χρήση ριβοενζύμων θα μπορούσε να οδηγήσει στη δημιουργία νέων φαρμάκων και άλλων καινοτόμων τεχνολογιών.

Το Ribozyme είναι ένα μοναδικό μόριο RNA που μπορεί να εκτελέσει τις λειτουργίες ενός ενζύμου. Πριν από την ανακάλυψη των ριβοζύμων, όλα τα ένζυμα θεωρούνταν πρωτεΐνες, αλλά με την εμφάνιση των ριβοζύμων, οι επιστήμονες ήρθαν αντιμέτωποι με μια νέα κατηγορία ενζύμων που αποτελούνται από νουκλεϊκά οξέα.

Η αντιγραφή των μορίων DNA και RNA είναι αδύνατη χωρίς ένζυμα που καταλύουν αλλαγές στη μοριακή δομή των νουκλεϊκών οξέων. Ωστόσο, τα πρωτεϊνικά ένζυμα μπορούν να παραχθούν μόνο κατά τη διαδικασία κωδικοποίησης του DNA, εγείροντας το ερώτημα πώς τα μόρια νουκλεϊκού οξέος θα μπορούσαν ανεξάρτητα να καταλύσουν την αντιγραφή τους στα πρώιμα στάδια της εξέλιξης.

Η ανακάλυψη ριβοενζύμων έλυσε αυτό το μυστήριο. Τα ριβοένζυμα είναι μόρια RNA που είναι ικανά να καταλύουν τη δική τους αντιγραφή και άλλες αντιδράσεις που είναι απαραίτητες για τη ζωή των κυττάρων. Εξαιτίας αυτού, έχουν γίνει βασικό στοιχείο στην έρευνα σχετικά με την εξέλιξη της ζωής στη Γη.

Πρόσφατη έρευνα έχει δείξει ότι τα ριβοένζυμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καταπολέμηση των ιών. Συγκεκριμένα, τα γενετικά τροποποιημένα ριβοένζυμα μπορούν να καταστρέψουν τα μόρια RNA του ιού του AIDS (HIV). Αυτά τα αποτελέσματα ανοίγουν νέες προοπτικές στη θεραπεία ιογενών λοιμώξεων και άλλων ασθενειών που σχετίζονται με δυσλειτουργία των μορίων RNA.

Έτσι, τα ριβοένζυμα είναι μοναδικά μόρια που όχι μόνο βοήθησαν να κατανοηθεί πώς τα νουκλεϊκά οξέα μπορούν να καταλύσουν την αντιγραφή τους, αλλά βρήκαν και εφαρμογή στην ιατρική. Η έρευνα σε αυτόν τον τομέα συνεχίζεται και ίσως θα δούμε ακόμη πιο εκπληκτικές ιδιότητες αυτών των μορίων στο μέλλον.

Το Ribozyme (eng. ribozyme) είναι ένα μόριο RNA (ριβόσωμα) ικανό να καταλύει μια βιοχημική αντίδραση σε ένα κύτταρο χωρίς τη βοήθεια εξωτερικών βιοκαταλυτών. Η πιθανότητα ύπαρξης ριβοζύμων είχε προβλεφθεί από τον Watson και τους συγγραφείς του το 1954 όταν ανέπτυξαν το μοντέλο Watson-Crick και παρέμεινε για μεγάλο χρονικό διάστημα αντικείμενο εντατικής έρευνας από μοριακούς βιολόγους, λόγω του γεγονότος ότι οι συνθήκες για την πρωτεΐνη η κρυστάλλωση δημιούργησε εμφανείς δυσκολίες στη μελέτη του ριβοζύμου. Σε ένα άρθρο του Robert S. Gautschi, που δημοσιεύτηκε στο αμερικανικό περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences στις 20 Μαρτίου 1992, με τίτλο «Discovery of ribozymes in the mid-to-late RNA world», τα δεδομένα δημοσιεύτηκαν για πρώτη φορά σχετικά με το παρουσία στα γονιδιώματα των πλουσιότερων ιών που περιέχουν ουράνιο (συγκεκριμένα PHU1 UGA Rep I και BSC3) συνόλων μορίων RNA παρόμοιας δομής με τα ριβοένζυμα. Με βάση τα αποτελέσματα των μελετών, διαπιστώθηκε ότι εννέα από αυτά τα μόρια RNA που απομονώθηκαν από ιικά γονιδιώματα έχουν αλληλουχίες RNA που είναι πολύ πιθανό να είναι μονάδες ριβοζύμου. Ο ρυθμός ενδοκυτταρικής αντιγραφής των νουκλεϊκών οξέων είναι πολύ υψηλότερος από τον ρυθμό της πρωτεϊνοσύνθεσης. Δηλαδή, η κατασκευή ενός κατασκευάσματος πρωτεΐνης περιλαμβάνει 4 στάδια: μεταγραφή, σύνθεση αλυσίδας RNA μεταφοράς από κωδικόνιο, αντίδραση πεπτιδυλ τρανσφεράσης, μετάφραση. Λογικός