Рибозимы –исключение , подтверждающее правило

Рибозимы - антисмысловые молекулы РНК, которые обладают каталитической активностью.

Они функционируют, связываясь с РНК субстратом по принципу комплементарности и катализируют расщепление фосфодиэфирной связи в специфическом участке субстрата.

Пять классов рибозимов были описаны на основании их уникальных характеристик последовательностей нуклеотидов и их пространственной структуры. Они могут катализировать саморасщепление (внутримолекулярный или "in cis"катализ) и распад внешних субстратов (межмолекулярный или "in trans" катализ).

Основное исследование проведено Томасом Сечом (Thomas Cech) в 1980-ых, который показал, что РНК может участвовать во внутримолекулярном катализе автономного сплайсинга, действуя как белковый фермент. Признание ферментативной функции некоторых молекул РНК расширило определение понятия биологического катализатора

На рис 2-20 слева показана структура цис-действующего рибозима. В структуре рибозима обозначены три петли, образованные по принципу комплементарности отдельных участков одной цепи и место разрыва связи. Автономный сплайсинг происходит, если последовательность G-U-C попадает между петлями I и III, а G и U становится участком узнавания для катализа. Показанный на рисунке рибозим обладает только способностью к аутосплайсингу. Однако большинство рибозимов способны проводить in trans катализ РНК. У них можно выделить каталитический домен (петля II на рис.2-20 справа) и распознающий участок, который представляет антисмысловую последовательность, способную специфически узнавать комплементарную последовательность на РНК субстрате и соединяться с этой последовательностью, образуя петли I и III. Рибозимы, обладающие таким механизмом действия, могут быть полезными в исследованиях в молекулярной биологии и технологии лекарственных форм

Рис 2-21. Этапы реакции, катализируемой рибозимом.

По сравнению с обычными антисмысловыми РНК, рибозимы обладают способностью многократно взаимодействовать с РНК субстратами, образуя циклический процесс расщепления РНК. Другое важное отличительное свойство рибозимов - специфичность. Рибозим способен расщеплять уникальную последовательность нуклеотидов.(на рис 2-21 это последовательность Г-У-N где N – любой нуклеотид). Эти свойства рибозимов обеспечиваются распознающим участком (петли I и III). Важным в обеспечении функции рибозима является длина распознающего участка. Если это очень короткая последовательность, то скорость диссоциации субстрата от рибозима может превысить скорость расщепления связи, что может привести к низкой производительности рибозима. Однако, и стабильные гибриды проявляют низкую каталитическую активность из-за медленной диссоциации расщепленного субстрата. Таким образом, идеальной ситуацией может такая длина узнающей последовательности, которые обеспечивая расщепление тем не менее способствовала быстрой диссоциации расщепленных продуктов.