РНК хидролиза
РНК хидролиза е реакција во која фосфодиестерската врска во шеќерно-фосфатниот столб на РНК е скршена, расцепувајќи ја молекулата на РНК. РНК е подложна на оваа базна-катализирана хидролиза бидејќи рибозниот шеќер во РНК има хидроксилна група на 2' позиција.[1] Оваа карактеристика ја прави РНК хемиски нестабилна во споредба со ДНК, која ја нема оваа 2'-OH група и затоа не е подложна на базно катализирана хидролиза.[1]
Механизам
уредиХидролизата на РНК се јавува кога депротонираниот 2' OH на рибозата, делувајќи како нуклеофил, го напаѓа соседниот фосфор во фосфодиестерската врска на шеќерно-фосфатниот столб на РНК.[1] Постои преодна состојба (прикажана погоре), каде што фосфорот е поврзан со пет атоми на кислород.[2] Фосфорот потоа се одвојува од кислородот што го поврзува со соседниот шеќер, што резултира со естерско расцепување на столбот на РНК. (Овој механизам исто така се нарекува расцепување на РНК). Овој процес е прикажан на слика 1.[1]
Авто-хидролиза
уредиХидролизата или расцепувањето на РНК може да се случи спонтано, без никакво присуство на катализатор или ензим. Процесот е познат како автохидролиза или реакција на саморасцепување. Спонтаното расцепување во молекулата на РНК е многу поверојатно да се случи кога е едноверижно.[2] Реакциите на авто-хидролиза или саморасцепување се одвиваат во базичните раствори, каде што слободните хидроксидни јони во растворот лесно можат да го депротонираат 2' OH на рибозата. Оваа депротонација ја прави реакционата база-катализирана и ја зголемува спонтаноста на реакцијата.[2]
Ензимско расцепување
уредиКога РНК е двоверижна или вклучена во спарувањето на нуклеотидните бази, таа е постабилна и е значително помалку веројатно да дојде до спонтано расцепување. Во овие случаи, расцепувањето се врши со помош на каталитички ензими. Неколку различни ензими го катализираат расцепувањето на одредени места на молекулата на РНК.[2]
Еден таков ензим е Рибонуклеаза А (РНасе А), протеински ензим. РНасе А содржи хистидин во неговото активно место и го користи за постигнување киселинско-базна катализа и расцепување на РНК.[2] Одредени остатоци од хистидинот во активното место делуваат како бази за отстранување на протоните од 2' хидроксилите на рибозните шеќери, додека други делуваат како киселини за да донираат протони на 5' кислород на соседните рибози за да ги направат подобро напуштање на групите. Остатокот од лизин, исто така во активното место на РНасе А, ги стабилизира негативно наелектризираните атоми на кислородот во преодната состојба.[2]
Категоријата на рибозими наречени мали рибонуклеолитички рибозими ја подобрува спонтаноста на расцепувањето на нивната сопствена РНК користејќи киселинско-базна катализа. Примери за такви рибозими вклучуваат рибозим на чекан, рибозим на хепатитис делта вирус (ХДВ) и рибозим за фиба.[2] Големите рибозими, како што се интроните од групата I, интроните од групата II и РНасе П, катализираат спојување и други посттраскрипциони модификации за време на обработката на мРНА, користејќи го механизмот на расцепување кој е опишан погоре.[2]
Можни апликации
уредиИстражувачите развиваат и користат различни апликации за хидролиза на РНК што може да се спроведе на контролиран начин. Апликациите вклучуваат употреба на рибозими во генска терапија за контрола на генската експресија кај бактериите и еукариотите и за инхибирање на вирусна репликација.[2] Чеканските рибозоми, особено, можат да бидат дизајнирани така што ќе ја расцепат саканата РНК.[3] Овие рибозими, на пример, можат да бидат дизајнирани да спречат изразување на одреден ген.[4]
Покрај инхибицијата на генската експресија, спојувачките рибозими може да се користат за поправка на оштетена или неисправна РНК. Спојувачките рибозими го катализираат спојувањето на РНК, отстранувајќи дел од РНК што содржи мутација и заменувајќи го со РНК што добро функционира.[5] Постоечките рибозими, исто така, може да се променат на начин што ја менува реакцијата(ите) што ги катализира рибозимот.[6]
Наводи
уреди- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 Voet, Donald; Voet, Judith (2011). Biochemistry (4. изд.). New York: J. Wiley & Sons. стр. 85.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 Elliot, David; Ladomery, Michael (2011). Molecular Biology of RNA (1. изд.). New York: Oxford University Press. стр. 34–64.
- ↑ Leonidas A. Phylactou=Ribozyme Gene Therapy (2001). Starkey, Michael; Elaswarapu, Ramnath (уред.). Genomics Protocols. Totowa, NJ: Humana Press. стр. 521–529. ISBN 978-0-89603-774-8.
- ↑ Thompson, JD; Macejak, D; Couture, L; Stinchcomb, DT (1995). „Ribozymes in gene therapy“. Nature Medicine. 1 (3): 277–278. doi:10.1038/nm0395-277. PMID 7585047.
- ↑ Sullenger, BA; Cech, TR (1994). „Ribozyme-mediated repair of defective mRNA by targeted, trans-splicing“. Nature. 371 (6498): 619–622. Bibcode:1994Natur.371..619S. doi:10.1038/371619a0. PMID 7935797.
- ↑ Beaudry, Amber; Joyce, Gerald (1992). „Directed Evolution of an RNA Enzyme“. Science. 257 (5070): 635–641. Bibcode:1992Sci...257..635B. doi:10.1126/science.1496376. PMID 1496376.