Ribozim dan RNA Katalitik

Molekul RNA yang bertindak sebagai enzim — dari intron penyambung-diri hingga ribosom — dan implikasi keberadaannya terhadap asal-usul kehidupan.

Definition

Ribozim adalah molekul RNA yang mengkatalisis reaksi biokimia spesifik; RNA katalitik adalah fenomena yang lebih luas dari katalisis berbasis RNA, di mana situs aktif RNA yang terlipat, bukan protein, mempercepat reaksi seperti pembelahan RNA, ligasi, atau pembentukan ikatan peptida.

Scope

Topik ini mencakup reaksi yang dikatalisis oleh RNA dan molekul yang melakukannya: intron penyambung-diri kelompok I dan II, komponen RNA dari RNase P, ribozim pemotong-diri kecil, dan ribosom sebagai contoh utama ribozim alami. Ini membahas bagaimana situs aktif RNA yang terlipat mencapai katalisis dan relevansi RNA katalitik pada hipotesis dunia RNA. Biologi umum struktur RNA dibahas dalam topik pendamping.

Core questions

• Bagaimana molekul RNA dapat mengkatalisis reaksi kimia?
• Jenis reaksi apa yang dilakukan oleh ribozim alami?
• Mengapa ribosom dianggap sebagai ribozim?
• Apa implikasi RNA katalitik terhadap evolusi awal kehidupan?

Key theories

RNA dapat menjadi enzim

Demonstrasi Cech bahwa intron Tetrahymena mengeksisi dirinya sendiri tanpa protein menetapkan bahwa RNA dapat melipat menjadi situs aktif dan mengkatalisis reaksi, membalikkan asumsi bahwa semua enzim adalah protein.

Implikasi dunia RNA

Karena RNA dapat menyimpan informasi dan mengkatalisis reaksi, termasuk pembentukan ikatan peptida di ribosom, RNA katalitik mendukung hipotesis bahwa metabolisme berbasis RNA mendahului DNA dan enzim protein.

Mechanisms

Ribozim melipat menjadi struktur tersier yang tepat yang menempatkan gugus reaktif dan sering mengoordinasikan ion logam untuk menstabilkan keadaan transisi, sama seperti enzim protein. Intron penyambung-diri mengkatalisis eksisi mereka sendiri melalui reaksi transesterifikasi; subunit RNA dari RNase P membelah RNA transfer prekursor; ribozim pemotong-diri kecil memutus tulang punggung mereka sendiri; dan RNA ribosom mengkatalisis pembentukan ikatan peptida. Dalam setiap kasus, kekuatan katalitik berada pada RNA terlipat itu sendiri, terkadang dibantu oleh protein terkait.

Clinical relevance

Ribozim hasil rekayasa dan sifat ribozim dari ribosom menginformasikan alat penelitian yang menargetkan RNA dan aksi antibiotik; ditawarkan sebagai signifikansi, bukan panduan klinis.

History

Laporan Cech tahun 1982 tentang RNA penyambung-diri dan karya paralel Altman tentang RNA katalitik dari RNase P menetapkan RNA katalitik, yang diakui oleh Hadiah Nobel Kimia tahun 1989; karya struktural selanjutnya yang menunjukkan ribosom sebagai ribozim mengukuhkan pentingnya katalitik RNA.

Key figures

• Thomas Cech
• Sidney Altman
• Harry Noller

Seminal works

• kruger1982
• watson2013

Frequently asked questions

Apa itu ribozim?

Molekul RNA yang bertindak sebagai enzim, menggunakan struktur terlipatnya untuk mengkatalisis reaksi kimia seperti memotong atau menggabungkan RNA.

Mengapa RNA katalitik penting untuk asal-usul kehidupan?

Ini menunjukkan bahwa satu jenis molekul dapat membawa informasi dan mengkatalisis reaksi, membuat kehidupan awal berbasis RNA menjadi masuk akal sebelum DNA dan protein ada.