11.14: Ribozimler
Ribozim terimi, bir enzim olarak hareket edebilen RNA için kullanılır. Ribozimler esas olarak seçilen virüslerde, bakterilerde, bitki organellerinde ve alt ökaryotlarda bulunur. Ribozimler ilk olarak 1982'de Tom Cech’in laboratuvarında enzim olarak hareket eden Grup I intronlarını gözlemlediğinde keşfedildi. Bu kısa bir süre başka ribozim keşfi izledi, Ribonülsaz P, Sid Altman tarafından keşfedildi. Hem Cech hem de Altman, ribozimler üzerindeki çalışmaları için 1989 yılında Nobel kimya Ödülü'nü aldı.
Ribozimler boyutlarına bağlı olarak iki gruba ayrılabilir – büyük ve küçük. Büyük ribozimler birkaç yüz ila birkaç bin nükleotid arasında değişebilir. Tip I ve II intronları ve bakteriyel Ribonükleaz P büyük ribozimlerdir. Küçük ribozimler 30 ila 150 nükleotid uzunluğundadır. Birçok patojenik bitki virüsünde ve bir insan patojeni olan hepatit delta virüsünde (HDV) bulunurlar. Çekiç, saç tokası, HDV ve Varkud uydusu yaygın küçük ribozim türleridir. Çoğu büyük ribozim, aktiviteleri için metal iyonlarına, özellikle Mg2+'a ihtiyaç duyar, ancak küçük ribozimlerin çoğu için metal iyonları gerekli değildir. glms ribozim, glms mRNA'da, glukozamin 6-fosfat yüksek konsantrasyonlarda mevcut olduğunda bir ribozwitch olarak da işlev gördüğü için benzersiz bir a-ribozimdir.
Doğal olarak oluşan ribozimlerin çoğu, kendi RNA'larında bulunan fosfodiester bağlarının kendiliğinden parçalanmasını katalize eder. Tipik bir protein enziminin aksine, çoğu ribozim tek devreli bir reaksiyon gerçekleştirir, çünkü kendi kendine bölünmeden sonra artık aktif değildirler. Bununla birlikte, iki ribozim - Ribonülsaz P ve 50S ribozomal alt ünitesindeki 23S RNA farklı reaksiyonlar gerçekleştirir. Bakteriyel Ribonükleaz P, endonükleaz aktivitesine sahip ve Mg2+ iyonları gerektiren bir RNA-protein kompleksidir. RNA bileşeni, olgun 5' ucunu üretmek için prematüre tRNA'nın 5' ucuna etki eder. Ribozomda bulunan 23S RNA, bilinen tüm doğal ribozimlerden farklıdır, çünkü fosforil transfer reaksiyonları yerine, translasyon sırasında peptid-bağ oluşumu reaksiyonları gerçekleştirir.
RNA, enzimlerin yanı sıra genetik bilginin taşıyıcısı olarak da hareket edebileceğinden, geçmişte RNA'nın erken yaşam formlarının gelişiminde önemli bir rol oynadığı bir “RNA dünyası” olabileceği varsayılmaktadır. Bununla birlikte, karmaşık yaşam formlarının evrimi ile, yirmi amino asitli proteinler enzim olarak hareket etmeye başlamış ve ribozimler tarafından gerçekleştirilen birçok reaksiyonu devralmış olabilir. Bu teori, amid bağı oluşumu, glikozidik bağ oluşumu, karbon-karbon bağı oluşumu ve oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları gibi sayısız reaksiyonu gerçekleştirebilen in vitro geliştirilen yapay ribozimlerden destek alır.