Интроны группы I

В 1981 году исследователи, изучавшие инфузорию Tetrahymena thermophila, были крайне удивлены обнаружением того факта, что интрон в молекуле предшественника рРНК размером в 413 нуклеотидов оказался способным катализировать собственное удаление из этого предшественника. До этого времени все известные катализаторы сплайсинга были белками, а в этом случае катализатором оказалась РНК. Этот интрон предшественника рРНК может направлять множественные РНК-зависимые реакции расщепления/воссоединения и может даже действовать на другие молекулы РНК. Следовательно, он является истинным РНК-энзимом, который был позже назван рибозимом. Этот интрон Tetrahymena thermophila впоследствии стал прототипом для целого семейства самосплайсирующихся РНК известных как интроны группы I. Такие интроны обнаружены в пре-рРНК у других одноклеточных эукариот, в пре-мРНК митохондрий и хлоропластов многих низших организмов и в митохондриях высших растений. Они присутствуют даже у бактериофага Т4.

Несмотря на значительные отличия в их первичной структуре (в последовательности нуклеотидов) различные представители семейства РНК группы I складываются в консервативную третичную структуру способную обеспечить проведение двух реакций расщепления фосфодиэфирных связей совсем как при сплайсинге молекул пре-мРНК. Однако вместо атаки 5^/-сайта сплайсинга внутренним остатком А (адениловой кислоты) роль нуклеофила выполняет нековаленто связанный с пре-рРНК гуанозин, входящий в состав GTP, GDP или GMP. 3^/-ОН-группа этого гуанозинового нуклеотида, выступающего в качестве кофактора, атакует границу первого экзона и интрона и высвобождает экзон с образованием 3^/-конца. Затем образовавшаяся 3^/-ОН-группа экзона атакует 3^/-сайт сплайсинга соединяя при этом два экзона. Для складывания интрона в соответствующую третичную структуру требуется большое количество ионов Mg²⁺, которые обеспечивают удерживание в непосредственной близости 5^/- и 3^/-концов экзонов для последующего их соединения благодаря спариванию оснований во «внутренней направляющей последовательности» интрона. Вдобавок связывающий карман для гуанозинового кофактора формируется вблизи координированного иона Mg²⁺, который помогает активировать атакующий гидроксил (атакующую гидроксильную группу). Единственными условиями для процесса сплайсинга молекул РНК группы I in vitro является присутствие внешнего источника ионов Mg²⁺ и добавленного гуанозина. Однако в условиях in vivo вполне вероятно, что сплайсинг интронов группы I нуждается во вспомогательном действии специфических белков.