الريبوزيمات: الخصائص والأنواع - مادة الاحياء - 2026

و الريبوزيمات هي RNA (الحمض النووي الريبي) مع القدرة التحفيزية، أنها قادرة على تسريع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الجسم. يمكن لبعض الريبوزيمات أن تعمل بمفردها ، بينما يتطلب البعض الآخر وجود بروتين لتحفيزها بشكل فعال.

تشارك الريبوزيمات المكتشفة حتى الآن في تفاعلات توليد جزيئات الحمض النووي الريبي الانتقالي وفي تفاعلات التضفير: الأسترة التبادلية التي تشارك في إزالة الإنترونات من جزيئات الحمض النووي الريبي ، سواء كانت مرسالًا أو نقلًا أو ريبوسومًا. اعتمادًا على وظيفتهم ، يتم تصنيفهم إلى خمس مجموعات.

المصدر: بقلم فريديريك دارديل ، من ويكيميديا ​​كومنز

أثار اكتشاف الريبوزيمات اهتمام العديد من علماء الأحياء. تم اقتراح هذه الحمض النووي الريبي التحفيزي كمرشح محتمل للجزيئات التي ربما أدت إلى ظهور أشكال الحياة الأولى.

علاوة على ذلك ، مثل العديد من الفيروسات ، يستخدمون الحمض النووي الريبي كمواد وراثية والعديد منهم محفز. لذلك ، توفر الريبوزيمات فرصًا لإنشاء أدوية تسعى لمهاجمة هذه المحفزات.

منظور تاريخى

لسنوات عديدة كان يعتقد أن البروتينات هي الجزيئات الوحيدة القادرة على المشاركة في التحفيز البيولوجي.

تتكون البروتينات من عشرين حمضًا أمينيًا - لكل منها خصائص فيزيائية وكيميائية مختلفة - تسمح لها بالتجمع في مجموعة متنوعة من الهياكل المعقدة ، مثل حلزونات ألفا وصفائح بيتا.

في عام 1981 ، حدث اكتشاف أول ريبوزيم ، مما أنهى النموذج القائل بأن الجزيئات البيولوجية الوحيدة القادرة على تحفيز هي البروتينات.

تسمح هياكل الإنزيمات بأخذ الركيزة وتحويلها إلى منتج معين. تمتلك جزيئات الحمض النووي الريبي أيضًا هذه القدرة على طي التفاعلات وتحفيزها.

في الواقع ، تشبه بنية الريبوزيم بنية الإنزيم ، مع جميع أجزائه الأبرز ، مثل الموقع النشط وموقع ربط الركيزة وموقع ربط العامل المساعد.

كان RNAse P واحدًا من أول الريبوزيمات التي تم اكتشافها ويتكون من كل من البروتينات و RNA. يشارك في توليد جزيئات RNA المنقولة بدءًا من سلائف أكبر.

خصائص الحفز

الريبوزيمات عبارة عن جزيئات RNA محفزة قادرة على تسريع تفاعلات نقل مجموعة الفسفوريل بأوامر بحجم 10 ⁵ إلى 10 ¹¹.

في التجارب المعملية ، ثبت أيضًا أنهم يشاركون في تفاعلات أخرى ، مثل استرة الفوسفات.

أنواع الريبوزيمات

هناك خمس فئات أو أنواع من الريبوزيمات: ثلاثة منها تشارك في تفاعلات ذاتية التعديل ، في حين أن النوعين المتبقيين (الريبونوكلياز P و RNA الريبوزومي) يستخدمان ركيزة مختلفة في التفاعل التحفيزي. بعبارة أخرى ، جزيء آخر غير الحمض النووي الريبي التحفيزي.

الإنترونات من المجموعة الأولى

تم العثور على هذا النوع من الإنترونات في جينات الميتوكوندريا للطفيليات والفطريات والبكتيريا وحتى الفيروسات (مثل العاثية T4).

على سبيل المثال ، في البروتوزوا من النوع Tetrahymena thermofila ، تتم إزالة intron من طليعة RNA الريبوسوم في سلسلة من الخطوات: أولاً ، يتفاعل النيوكليوتيد أو nucleoside guanosine مع رابطة phosphodiester التي تنضم إلى intron مع تفاعل exon من استرة.

يقوم exon الحر بعد ذلك بإجراء نفس التفاعل عند رابطة فوسفوديستر exon-intron في نهاية المجموعة المستقبلة للإنترون.

المجموعة الثانية إنترونات

تُعرف إنترونات المجموعة الثانية باسم "التضفير الذاتي" ، لأن هذه الرناوات قادرة على التضفير الذاتي. تم العثور على الإنترونات في هذه الفئة في سلائف الحمض النووي الريبي للميتوكوندريا في سلالة الفطريات.

المجموعتان الأولى والثانية والفورية ريبونوكليازات (انظر أدناه) هي ريبوزيمات تتميز بكونها جزيئات كبيرة ، والتي يمكن أن تصل إلى عدة مئات من النيوكليوتات في الطول ، وتشكل بنى معقدة.

المجموعة الثالثة إنترونات

تسمى إنترونات المجموعة الثالثة RNA "ذاتية القطع" وتم التعرف عليها في الفيروسات المسببة للأمراض النباتية.

تتميز هذه الرناوات بخصوصية كونها قادرة على قطع نفسها في تفاعل نضج الرنا الجينومي ، بدءًا من السلائف مع العديد من الوحدات.

في هذه المجموعة هي واحدة من الريبوزيمات الأكثر شيوعًا ودراسة: ريبوزيم رأس المطرقة. تم العثور على هذا في العوامل المعدية الريبونوكلي من النباتات ، ودعا viroids.

تتطلب هذه العوامل عملية الانقسام الذاتي للانتشار وإنتاج نسخ متعددة من نفسها في سلسلة مستمرة من الحمض النووي الريبي.

يجب فصل أشباه الفيروسات عن بعضها البعض ، ويتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة تسلسل الحمض النووي الريبي الموجود على جانبي منطقة التقاطع. أحد هذه المتتاليات هو "رأس المطرقة" وقد سُمي بسبب تشابه بنيته الثانوية مع هذه الآلة.

ريبونوكلياز ص

يتكون النوع الرابع من الريبوزيم من جزيئات الحمض النووي الريبي والبروتين. في الريبونوكلياز ، تعتبر بنية الحمض النووي الريبي حيوية لتنفيذ العملية التحفيزية.

في البيئة الخلوية ، يعمل الريبونوكلياز P بنفس الطريقة التي تعمل بها محفزات البروتين ، حيث يقطع سلائف الحمض النووي الريبي الانتقالي من أجل توليد نهاية 5 'ناضجة.

هذا المركب قادر على التعرف على الأشكال التي لم تتغير تسلسلها أثناء تطور (أو تغيرت قليلاً جدًا) لسلائف نقل الحمض النووي الريبي. لربط الركيزة مع الريبوزيم ، فإنها لا تستخدم على نطاق واسع التكامل بين القواعد.

وهي تختلف عن المجموعة السابقة (ريبوزيمات رأس المطرقة) والحمض النووي الريبي المشابهة لهذه المجموعة ، من خلال المنتج النهائي للقطع: ينتج الريبونوكلياز نهاية 5 فوسفات.

الريبوسوم البكتيري

أدت الدراسات التي أجريت على بنية الريبوسوم في البكتيريا إلى استنتاج مفاده أن له أيضًا خصائص الريبوزيم. يقع الموقع المسؤول عن التحفيز في الوحدة الفرعية 50S.

الآثار التطورية للريبوزيمات

أدى اكتشاف الحمض النووي الريبي ذو القدرات التحفيزية إلى توليد فرضيات تتعلق بأصل الحياة وتطورها في المراحل الأولية.

هذا الجزيء هو أساس فرضية "العالم المبكر للـ RNA". يدعم العديد من المؤلفين الفرضية القائلة بأنه منذ بلايين السنين ، يجب أن تكون الحياة قد بدأت بجزيء معين لديه القدرة على تحفيز تفاعلاته الخاصة.

وهكذا ، يبدو أن الريبوزيمات مرشحة محتملة لهذه الجزيئات التي نشأت الأشكال الأولى للحياة.

المراجع

1. ديفلين ، TM (2004). الكيمياء الحيوية: كتاب مدرسي مع التطبيقات السريرية. أنا عكس.
2. Müller، S.، Appel، B.، Balke، D.، Hieronymus، R.، & Nübel، C. (2016). خمسة وثلاثون عامًا من البحث في الريبوزيمات وتحفيز الحمض النووي: أين نقف اليوم؟ F1000Research، 5، F1000 Faculty Rev-1511.
3. ستروبل ، سا (2002). Ribozyme / RNA التحفيزي. موسوعة البيولوجيا الجزيئية.
4. Voet ، D. ، Voet ، JG ، & Pratt ، CW (2014). أساسيات الكيمياء الحيوية. عموم أمريكا الطبية Ed.
5. والتر ، إن جي ، وإنجيلكي ، د. (2002). الريبوزيمات Ribozymes: الحمض النووي الريبي التحفيزي الذي يقطع الأشياء ويصنع الأشياء ويقوم بوظائف غريبة ومفيدة. عالم أحياء (لندن ، إنجلترا) ، 49 (5) ، 199.
6. واتسون ، دينار (2006). البيولوجيا الجزيئية للجين. عموم أمريكا الطبية Ed.