วิกิพีเดียภาษาไทย
กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 17 นาที

ไรโบไซม์

ไรโบไซม์ ( ribonucleic acid enzymes ) คือ โมเลกุล RNA ที่มีความสามารถใน การเร่ง ปฏิกิริยาทางชีวเคมีเฉพาะ รวมถึง การตัดต่อ RNA ใน การแสดงออกของยีน คล้ายกับการทำงานของ เอนไซม์...

ไรโบไซม์

โครงสร้างสามมิติของไรโบไซม์หัวค้อน

ไรโบไซม์ ( ribonucleic acid enzymes ) คือ โมเลกุล RNAที่มีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาทางชีวเคมีเฉพาะ รวมถึงการตัดต่อ RNAในการแสดงออกของยีนคล้ายกับการทำงานของเอนไซม์โปรตีน การค้นพบไรโบไซม์ในปี 1982 แสดงให้เห็นว่า RNA สามารถเป็นได้ทั้งสารพันธุกรรม (เช่นเดียวกับDNA ) และตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ (เช่นเดียวกับโปรตีน) และมีส่วนสนับสนุนสมมติฐานโลกของ RNAซึ่งชี้ให้เห็นว่า RNA อาจมีความสำคัญในวิวัฒนาการของระบบจำลองตัวเองก่อนกำเนิดสิ่งมีชีวิต[ 1 ]

กิจกรรมที่พบได้บ่อยที่สุดของไรโบไซม์ตามธรรมชาติหรือที่วิวัฒนาการในหลอดทดลองได้แก่การตัดหรือการเชื่อมต่อ RNA และ DNA และการสร้างพันธะเปปไทด์[ 2 ]ตัวอย่างเช่น ไรโบไซม์ที่เล็กที่สุดที่รู้จัก (GUGGC-3') สามารถเติมกรดอะมิโนให้กับลำดับ GCCU-3' ได้เมื่อมีฟีนิลอะลานิล - อะดีโนซีนโมโนฟอสเฟต [ 3 ] ภายในไรโบโซมไรโบไซม์ทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของหน่วยย่อยขนาดใหญ่ของไรโบโซม RNAเพื่อเชื่อมต่อกรดอะมิโนในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน พวกมันยังมีส่วนร่วมในปฏิกิริยา การประมวลผล RNAที่หลากหลายรวมถึงการตัดต่อ RNA การจำลองแบบไวรัสและการสังเคราะห์ tRNA ตัวอย่างของไรโบไซม์ ได้แก่ ไรโบไซม์หัวค้อน ไรโบไซม์ VS ไรโบไซม์ลีดไซม์และไรโบไซม์แฮร์พิน

นักวิจัยที่กำลังศึกษาต้นกำเนิดของชีวิตผ่านสมมติฐานโลกของ RNA ได้ทำงานเพื่อค้นหาไรโบไซม์ที่มีความสามารถในการจำลองตัวเอง ซึ่งจะต้องมีความสามารถในการสังเคราะห์พอลิเมอร์ของ RNA แบบเร่งปฏิกิริยา ซึ่งควรจะเกิดขึ้นได้ในสภาวะที่เป็นไปได้ก่อนเกิดสิ่งมีชีวิตด้วยอัตราความแม่นยำในการคัดลอกสูงเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของข้อมูล แต่ยังยอมให้เกิดข้อผิดพลาดเป็นครั้งคราวในระหว่างกระบวนการคัดลอกเพื่อให้วิวัฒนาการแบบดาร์วินดำเนินต่อไปได้[ 4 ]

ความพยายามในการพัฒนาไรโบไซม์ให้เป็นสารบำบัด เป็นเอนไซม์ที่กำหนดเป้าหมายลำดับ RNA ที่กำหนดไว้สำหรับการตัด เป็นไบโอเซนเซอร์และสำหรับการประยุกต์ใช้ในจีโนมิกส์เชิงฟังก์ชันและการค้นพบยีน[ 5 ]

การค้นพบ

แผนภาพแสดงการตัด RNA โดยไรโบไซม์

ก่อนการค้นพบไรโบไซม์เอนไซม์ —ซึ่งถูกนิยาม [เพียงอย่างเดียว] ว่าเป็นโปรตีน เร่งปฏิกิริยา —เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทางชีวภาพที่รู้จักเพียงชนิดเดียว ในปี 1967 คาร์ล โว เอส ฟรานซิส คริกและเลสลี ออร์เจลเป็นกลุ่มแรกที่เสนอว่า RNA สามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้ แนวคิดนี้มาจากการค้นพบว่า RNA สามารถสร้างโครงสร้างทุติยภูมิ ที่ซับซ้อน ได้[ 6 ]ไรโบไซม์เหล่านี้พบในอินทรอนของ RNA ที่ถอดรหัส ซึ่งแยกตัวออกจากการถอดรหัส เช่นเดียวกับในส่วนประกอบ RNA ของคอมเพล็กซ์ RNase P ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของ pre- tRNAในปี 1989 โทมัส อาร์. เช็กและซิดนีย์ อัลต์แมน ได้รับ รางวัลโนเบลสาขาเคมีร่วมกันจาก "การค้นพบคุณสมบัติเร่งปฏิกิริยาของ RNA" [ 7 ]คำว่าไรโบไซม์ได้รับการแนะนำครั้งแรกโดยเคลลี่ ครูเกอร์และคณะในบทความที่ตีพิมพ์ในCellในปี 1982 [ 1 ]

ใน ทางชีววิทยามีความเชื่อที่ฝังแน่นว่าการเร่งปฏิกิริยาเป็นสิ่งที่สงวนไว้สำหรับโปรตีนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม แนวคิดเรื่องการเร่งปฏิกิริยาของ RNA ได้รับแรงบันดาลใจส่วนหนึ่งจากคำถามเก่าแก่เกี่ยวกับการกำเนิดของชีวิต: อะไรมาก่อน เอนไซม์ที่ทำหน้าที่ของเซลล์หรือกรดนิวคลีอิกที่บรรจุข้อมูลที่จำเป็นในการสร้างเอนไซม์? แนวคิดเรื่อง "กรดไรโบนิวคลีอิกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา" ช่วยแก้ปัญหานี้ได้ โดยพื้นฐานแล้ว RNA สามารถเป็นได้ทั้งไก่และไข่[ 8 ]

ในช่วงทศวรรษ 1980 โทมัส เช็ก ที่มหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์กำลังศึกษาการตัดอินทรอนในยีนไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอในTetrahymena thermophilaขณะที่พยายามทำให้เอนไซม์ที่รับผิดชอบปฏิกิริยาการตัดต่อบริสุทธิ์ เขาพบว่าอินทรอนสามารถถูกตัดออกได้โดยไม่ต้องเติมสารสกัดจากเซลล์ใดๆ แม้จะพยายามอย่างเต็มที่แล้ว เช็กและเพื่อนร่วมงานก็ไม่สามารถระบุโปรตีนใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการตัดต่อได้ หลังจากทำงานอย่างหนัก เช็กจึงเสนอว่าลำดับอินทรอนส่วนของอาร์เอ็นเออาจแตกและสร้าง พันธะ ฟอสโฟไดเอสเทอร์ ขึ้นใหม่ ในเวลาเดียวกันนั้น ซิดนีย์ อัลต์แมน ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเยลกำลังศึกษาถึงวิธีการประมวลผลโมเลกุล tRNA ในเซลล์ เมื่อเขาและเพื่อนร่วมงานแยกเอนไซม์ที่เรียกว่าRNase-P ออกมาได้ ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่รับผิดชอบในการเปลี่ยน tRNAต้นแบบให้เป็น tRNA ที่ทำงานได้ พวกเขาประหลาดใจอย่างมากเมื่อพบว่า RNase-P ประกอบด้วย RNA นอกเหนือจากโปรตีน และ RNA เป็นส่วนประกอบสำคัญของเอนไซม์ที่ทำงานได้ นี่เป็นแนวคิดที่แปลกใหม่มากจนพวกเขาประสบปัญหาในการตีพิมพ์ผลการค้นพบ ในปีต่อมา อัลท์แมนได้แสดงให้เห็นว่า RNA สามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้ โดยแสดงให้เห็นว่าหน่วยย่อย RNA ของ RNase-P สามารถเร่งปฏิกิริยาการแตกตัวของ tRNA ต้นแบบให้กลายเป็น tRNA ที่ทำงานได้ โดยปราศจากส่วนประกอบของโปรตีนใดๆ

นับตั้งแต่การค้นพบของ Cech และ Altman นักวิจัยคนอื่นๆ ก็ได้ค้นพบตัวอย่างอื่นๆ ของ RNA ที่สามารถตัดตัวเองได้ หรือโมเลกุล RNA ที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ไรโบไซม์หลายชนิดมีศูนย์กลางการทำงานที่มีรูปร่างคล้ายกิ๊บติดผม หรือหัวค้อน และมีโครงสร้างทุติยภูมิที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งช่วยให้พวกมันสามารถตัดโมเลกุล RNA อื่นๆ ได้ที่ลำดับเฉพาะ ปัจจุบันสามารถสร้างไรโบไซม์ที่สามารถตัดโมเลกุล RNA ใดๆ ได้อย่างจำเพาะเจาะจง ตัวเร่งปฏิกิริยา RNA เหล่านี้อาจมีประโยชน์ในด้านเภสัชกรรม ตัวอย่างเช่น มีการออกแบบไรโบไซม์เพื่อตัด RNA ของไวรัส HIVหากเซลล์สร้างไรโบไซม์ดังกล่าวได้ อนุภาคไวรัสที่เข้ามาทั้งหมดจะถูกไรโบไซม์ตัดจีโนม RNA ซึ่งจะช่วยป้องกันการติดเชื้อได้

โครงสร้างและกลไก

แม้ว่าจะมีตัวเลือกเพียงสี่แบบสำหรับแต่ละหน่วยโมโนเมอร์ (นิวคลีโอไทด์) เมื่อเทียบกับหมู่ข้างเคียงกรดอะมิโน 20 แบบที่พบในโปรตีน แต่ไรโบไซม์ก็มีโครงสร้างและกลไกที่หลากหลาย ในหลายกรณี ไรโบไซม์สามารถเลียนแบบกลไกที่ใช้โดยโปรตีนคู่ของมันได้ ตัวอย่างเช่น ในไรโบไซม์ RNA ที่ตัดตัวเอง จะมีการทำปฏิกิริยา SN2 แบบอินไลน์โดยใช้หมู่ไฮดรอกซิล 2' เป็นนิวคลีโอไฟล์โจมตีฟอสเฟตที่เชื่อมต่อ และทำให้ออกซิเจน 5' ของเบส N+1 ทำหน้าที่เป็นหมู่ที่หลุดออกไป ในทางเปรียบเทียบ RNase A ซึ่งเป็นโปรตีนที่เร่งปฏิกิริยาเดียวกัน จะใช้ฮิสติดีนและไลซีนที่ประสานงานกันทำหน้าที่เป็นเบสเพื่อโจมตีโครงสร้างฟอสเฟต[ 2 ]

เช่นเดียวกับเอนไซม์โปรตีนหลายชนิด การจับกับโลหะก็มีความสำคัญต่อการทำงานของไรโบไซม์หลายชนิดเช่นกัน[ 9 ]ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้มักใช้ทั้งโครงสร้างฟอสเฟตและเบสของนิวคลีโอไทด์ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอย่างรุนแรง[ 10 ]มีกลไกสองประเภทสำหรับการแตกตัวของโครงสร้างฟอสโฟไดเอสเทอร์ในที่ที่มีโลหะ ในกลไกแรก กลุ่ม 2'-OH ภายในจะโจมตีศูนย์กลางฟอสฟอรัสในกลไก SN 2ไอออนของโลหะส่งเสริมปฏิกิริยานี้โดยการประสานกับออกซิเจนของฟอสเฟตก่อนแล้วจึงทำให้แอนไอออนออกซีมีเสถียรภาพ กลไกที่สองก็เป็นไปตามการแทนที่แบบ SN 2เช่นกัน แต่สารนิวคลีโอไฟล์มาจากน้ำหรือกลุ่มไฮดรอกซิลภายนอกแทนที่จะเป็น RNA เอง ไรโบไซม์ที่เล็กที่สุดคือ UUU ซึ่งสามารถส่งเสริมการแตกตัวระหว่าง G และ A ของเตตระนิวคลีโอไทด์ GAAA ผ่านกลไกแรกในที่ที่มีMn 2+เหตุผลที่ไตรนิวคลีโอไทด์นี้ (แทนที่จะเป็นเตตระเมอร์ที่เสริมกัน) เร่งปฏิกิริยานี้อาจเป็นเพราะการจับคู่ UUU-AAA เป็นไตรนิวคลีโอไทด์ที่อ่อนแอที่สุดและยืดหยุ่นที่สุดในบรรดา 64 คอนฟอร์เมชัน ซึ่งเป็นตำแหน่งการจับสำหรับMn 2+ [ 11 ]

การถ่ายโอนฟอสฟอริลยังสามารถเร่งปฏิกิริยาได้โดยไม่ต้องใช้ไอออนโลหะ ตัวอย่างเช่น ไรโบเอนไซม์ A จากตับอ่อนและ ไรโบไซม์ ของไวรัสตับอักเสบเดลต้า (HDV) สามารถเร่งปฏิกิริยาการแตกตัวของโครงสร้างหลักของ RNA ผ่านการเร่งปฏิกิริยาแบบกรด-เบสโดยไม่ต้องใช้ไอออนโลหะ[ 12 ] [ 13 ]ไรโบไซม์แฮร์พินยังสามารถเร่งปฏิกิริยาการแตกตัวของ RNA เองโดยไม่ต้องใช้ไอออนโลหะ แต่กลไกสำหรับเรื่องนี้ยังไม่ชัดเจน[ 13 ]

ไรโบไซม์ยังสามารถเร่งปฏิกิริยาการสร้างพันธะเปปไทด์ระหว่างกรดอะมิโนที่อยู่ติดกันโดยการลดเอนโทรปีการกระตุ้น[ 12 ]

ภาพโครงสร้างของไรโบไซม์
ภาพแสดงความหลากหลายของโครงสร้างไรโบไซม์ จากซ้ายไปขวา: ลีดไซม์, ไรโบไซม์หัวค้อน, ไรโบไซม์ทวิสเตอร์

กิจกรรม

ไรโบโซมเป็นเครื่องจักรทางชีวภาพที่ใช้ไรโบไซม์ในการแปล RNA ไปเป็นโปรตีน

แม้ว่าไรโบไซม์จะค่อนข้างหายากในเซลล์ส่วนใหญ่ แต่บทบาทของพวกมันบางครั้งก็จำเป็นต่อการดำรงชีวิต ตัวอย่างเช่น ส่วนที่ทำหน้าที่ของไรโบโซมซึ่งเป็นเครื่องจักรทางชีวภาพที่แปล RNA เป็นโปรตีนนั้น โดยพื้นฐานแล้วคือไรโบไซม์ ซึ่งประกอบด้วยโมทีฟโครงสร้างตติยภูมิของ RNAที่มักจะประสานกับไอออนโลหะ เช่นMg 2+เป็นโคแฟคเตอร์ [ 14 ] ในระบบจำลอง ไม่จำเป็นต้องใช้ไอออนบวก สองวา เลนต์ใน RNA ห้านิวคลีโอไทด์ที่เร่งปฏิกิริยาทรานส์ - ฟีนิลอะลานีนของสารตั้งต้นสี่นิวคลีโอไทด์ที่มี 3 คู่เบสที่เสริมกับตัวเร่งปฏิกิริยา โดยที่ตัวเร่งปฏิกิริยา/สารตั้งต้นถูกสร้างขึ้นโดยการตัดทอนของไรโบไซม์ C3 [ 15 ]

ไรโบไซม์ที่ได้รับการศึกษามากที่สุดน่าจะเป็นไรโบไซม์ที่ตัดตัวเองหรือ RNA อื่นๆ ดังเช่นการค้นพบครั้งแรกโดย Cech [ 16 ]และ Altman [ 17 ]อย่างไรก็ตาม ไรโบไซม์สามารถออกแบบให้เร่งปฏิกิริยาได้หลากหลาย[ 18 ]หรือมีปฏิกิริยาเหล่านี้ตามธรรมชาติ กิจกรรมบางอย่างเหล่านี้ได้แก่: [ 19 ]

RNA อาจเร่งปฏิกิริยาการพับของโครงสร้างโปรตีน ที่ผิดปกติ ของพรีออนในลักษณะที่คล้ายกับชาเปอโรนิน[ 20 ]

ไรโบไซม์และต้นกำเนิดของชีวิต

RNA ยังสามารถทำหน้าที่เป็นโมเลกุลถ่ายทอดทางพันธุกรรม ซึ่งกระตุ้นให้Walter Gilbertเสนอว่าในอดีตอันไกลโพ้นเซลล์ใช้ RNA เป็นทั้งสารพันธุกรรมและโมเลกุลโครงสร้างและเร่งปฏิกิริยา แทนที่จะแบ่งหน้าที่เหล่านี้ระหว่างDNAและโปรตีนอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน สมมติฐานนี้เรียกว่า " สมมติฐานโลก RNA " ของต้นกำเนิดชีวิต [ 21 ]เนื่องจากนิวคลีโอไทด์และRNA (และไรโบไซ ม์ ) สามารถเกิดขึ้นได้จากสารเคมีอนินทรีย์ พวกมันจึงเป็นตัวเลือกสำหรับเอนไซม์ ตัวแรก และในความเป็นจริง เป็น "ตัวจำลอง" ตัวแรก (เช่น โมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีข้อมูลซึ่งจำลองตัวเอง) ตัวอย่างของไรโบไซม์ที่จำลองตัวเองได้ซึ่งเชื่อมต่อสารตั้งต้นสองชนิดเพื่อสร้างสำเนาที่เหมือนกันทุกประการของตัวเองได้รับการอธิบายไว้ในปี พ.ศ. 2545 [ 22 ] การค้นพบกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาของ RNA ได้แก้ปัญหาปริศนา "ไก่กับไข่" ของต้นกำเนิดชีวิต แก้ปัญหาต้นกำเนิดของเปปไทด์และกรดนิวคลีอิก ตาม หลักการพื้นฐานตามสถานการณ์นี้ ในต้นกำเนิดของชีวิต กิจกรรมของเอนไซม์และการเข้ารหัสข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดทำโดยโมเลกุลเดียวคือ RNA

ไรโบไซม์ได้รับการผลิตในห้องปฏิบัติการซึ่งสามารถเร่งปฏิกิริยาการสังเคราะห์โมเลกุล RNA อื่นๆ จากโมโนเมอร์ ที่ถูกกระตุ้น ภายใต้เงื่อนไขที่เฉพาะเจาะจงมาก โมเลกุลเหล่านี้เรียกว่าไร โบไซม์พอ ลิเมอเรสRNA [ 23 ]ไรโบไซม์พอลิเมอเรส RNA ตัวแรกได้รับการรายงานในปี 1996 และสามารถสังเคราะห์พอลิเมอร์ RNA ที่มีความยาวได้ถึง 6 นิวคลีโอไทด์[ 24 ]การกลายพันธุ์และการคัดเลือกได้ดำเนินการกับไรโบไซม์ไลเกส RNA จากกลุ่มลำดับ RNA แบบสุ่มจำนวนมาก[ 25 ]ส่งผลให้มีการแยกไรโบไซม์พอลิเมอเรส "Round-18" ที่ได้รับการปรับปรุงในปี 2001 ซึ่งสามารถเร่งปฏิกิริยาพอลิเมอร์ RNA ที่มีความยาวได้ถึง 14 นิวคลีโอไทด์[ 26 ]เมื่อนำไรโบไซม์ Round-18 มาใช้เพิ่มเติม ไรโบไซม์ B6.61 ก็ถูกสร้างขึ้นและสามารถเพิ่ม นิว คลีโอไทด์ ได้ถึง 20 ตัว ในแม่แบบไพรเมอร์ภายใน 24 ชั่วโมง จนกระทั่งสลายตัวโดยการตัดพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์[ 27 ]

อัตราที่ไรโบไซม์สามารถสร้างพอลิเมอร์ของลำดับ RNA จะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเกิดขึ้นภายในไมเซลล์[ 28 ]

ไรโบไซม์ตัวถัดไปที่ถูกค้นพบคือไรโบไซม์ "tC19Z" ซึ่งสามารถเพิ่ม นิวคลี โอไทด์ ได้มากถึง 95 ตัว ด้วยความแม่นยำ 0.0083 การกลายพันธุ์ต่อนิวคลีโอไทด์[ 29 ]ต่อมา นักวิจัยได้ค้นพบไรโบไซม์ "tC9Y" ซึ่งสามารถสังเคราะห์สาย RNA ได้ยาวถึง 206 นิวคลีโอไทด์ในสภาวะเฟสยูเทคติกที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์[ 30 ]ซึ่งเป็นสภาวะที่แสดงให้เห็นก่อนหน้านี้ว่าส่งเสริมกิจกรรมพอลิเมอเรสของไรโบไซม์[ 31 ]

ไรโบไซม์พอลิเมอเรสอาร์เอ็นเอ (RPR) ที่เรียกว่า tC9-4M สามารถสร้างพอลิเมอไรเซชันของสายอาร์เอ็นเอที่ยาวกว่าตัวมันเอง (เช่น ยาวกว่า 177 นิวคลีโอไทด์) ในความเข้มข้นของไอออนแมกนีเซียมที่ใกล้เคียงกับระดับทางสรีรวิทยา ในขณะที่ RPR รุ่นก่อนหน้านี้ต้องการความเข้มข้นสูงถึง 200 มิลลิโมลาร์ ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในยุคก่อนชีวภาพ ปัจจัยเดียวที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้คือการมีอยู่ของพอลิเมอร์กรดอะมิโนที่เรียบง่ายมากที่เรียกว่าไลซีนเดคาเปปไทด์[ 32 ]

RPR ที่ซับซ้อนที่สุดที่สังเคราะห์ขึ้น ณ จุดนั้นเรียกว่า 24-3 ซึ่งมีความสามารถในการพอลิเมอไรซ์ลำดับของนิวคลีโอไทด์ที่หลากหลายและนำทางผ่านโครงสร้างทุติยภูมิที่ซับซ้อนของสารตั้งต้น RNA ซึ่งไม่สามารถเข้าถึงได้โดยไรโบไซม์ก่อนหน้านี้ อันที่จริง การทดลองนี้เป็นครั้งแรกที่ใช้ไรโบไซม์ในการสังเคราะห์โมเลกุล tRNA [ 33 ]โดยเริ่มจากไรโบไซม์ 24-3 Tjhung et al. [ 34 ]ได้ทำการคัดเลือกอีก 14 รอบเพื่อให้ได้ไรโบไซม์พอลิเมอเรส RNA โดยวิวัฒนาการในหลอดทดลอง ที่เรียกว่า '38-6' ซึ่งมีระดับกิจกรรมที่ไม่เคยมีมาก่อนในการคัดลอกโมเลกุล RNA ที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม ไรโบไซ ม์นี้ไม่สามารถคัดลอกตัวเองได้ และผลิตภัณฑ์ RNA ของมันมีอัตราการกลายพันธุ์ สูง ในการศึกษาครั้งต่อมา นักวิจัยเริ่มต้นด้วยไรโบไซม์ 38-6 และใช้การคัดเลือกอีก 14 รอบเพื่อสร้างไรโบไซม์ '52-2' ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับ 38-6 แล้ว พบว่าไรโบไซม์ 52-2 มีกิจกรรมมากกว่าหลายเท่า และสามารถเริ่มสร้างไลเกสคลาส I ในระดับที่ตรวจจับได้และใช้งานได้ แม้ว่าความแม่นยำและการทำงานจะยังคงจำกัดเมื่อเทียบกับการคัดลอกแม่แบบเดียวกันโดยโปรตีน เช่น RNA โพลีเมอเรส T7 ก็ตาม[ 35 ]

RPR ที่เรียกว่า t5(+1) จะเพิ่มนิวคลีโอไทด์แบบสามตัวในแต่ละครั้ง แทนที่จะเพิ่มทีละตัว RPR แบบเฮเทอโรไดเมอร์นี้สามารถนำทางโครงสร้างทุติยภูมิที่ 24-3 เข้าไม่ถึงได้ รวมถึงโครงสร้างแบบแฮร์พิน ในกลุ่มเริ่มต้นของตัวแปร RNA ที่ได้มาจาก RPR ที่สังเคราะห์ไว้ก่อนหน้านี้ซึ่งรู้จักกันในชื่อ Z RPR นั้น ลำดับสองลำดับได้เกิดขึ้นและวิวัฒนาการแยกกันเพื่อให้พึ่งพาซึ่งกันและกัน RNA ประเภทที่ 1 วิวัฒนาการให้ไม่ทำงานในเชิงเร่งปฏิกิริยา แต่การรวมตัวกับ RNA ประเภทที่ 5 ช่วยเพิ่มความสามารถในการพอลิเมอไรเซชันและทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลกับสารตั้งต้นแม่แบบ RNA ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการเชื่อมต่อแม่แบบโดยตรงกับลำดับ RNA ของ RPR ซึ่งเป็นข้อจำกัดของการศึกษาในอดีต t5(+1) ไม่เพียงแต่ไม่จำเป็นต้องยึดกับแม่แบบเท่านั้น แต่ยังไม่จำเป็นต้องใช้ไพรเมอร์ด้วย เนื่องจาก t5(+1) มีความสามารถในการพอลิเมอไรซ์แม่แบบได้ทั้งในทิศทาง 3' → 5' และ 5' 3 → 3' [ 36 ]

ไรโบไซม์ RNA โพลีเมอเรสที่วิวัฒนาการสูงสามารถทำหน้าที่เป็นรีเวิร์สทรานสค ริปเทสได้ กล่าวคือ สามารถสังเคราะห์สำเนา DNA โดยใช้แม่แบบ RNA [ 37 ]กิจกรรมดังกล่าวถือว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเปลี่ยนผ่านจากจีโนม RNA ไปเป็นจีโนม DNA ในช่วงประวัติศาสตร์ยุคแรกของสิ่งมีชีวิตบนโลก ความสามารถในการถอดรหัสย้อนกลับอาจเกิดขึ้นเป็นหน้าที่รองของไรโบไซม์ RNA โพลีเมอเรสที่ขึ้นอยู่กับ RNA ในยุคแรก

ลำดับ RNA ที่พับตัวเป็นไรโบไซม์สามารถแทรกซึมเข้าไปใน RNA แบบคู่ จัดเรียงใหม่เป็นคอมเพล็กซ์โฮโลพอลิเมอเรสแบบเปิด จากนั้นค้นหาลำดับโปรโมเตอร์ RNA ที่เฉพาะเจาะจง และเมื่อจดจำได้ก็จะจัดเรียงใหม่อีกครั้งเป็นรูปแบบต่อเนื่องที่สร้างพอลิเมอร์ของสายเสริมของลำดับนั้น ไรโบไซม์นี้สามารถขยาย RNA แบบคู่ได้มากถึง 107 นิวคลีโอไทด์ และทำเช่นนั้นโดยไม่จำเป็นต้องยึดลำดับที่กำลังสร้างพอลิเมอร์[ 38 ]

มีการระบุไรโบไซม์ RNA ชนิด สั้น 20 นิวคลีโอไทด์ที่สามารถสืบพันธุ์ด้วยตนเองผ่านการเชื่อมต่อแบบกำหนดแม่แบบของโอลิโกเมอร์ 10 นิวคลีโอไทด์สอง ตัว [ 39 ]การสืบพันธุ์ด้วยตนเองของ RNA ในรูปแบบขั้นต่ำนี้ถูกค้นพบในกลุ่มโอลิโกเมอร์แบบสุ่ม และอาจแสดงถึงขั้นตอนแรกในการกำเนิดของระบบพันธุกรรมที่ใช้ RNA จากองค์ประกอบดั้งเดิม[ 39 ]

ต้นกำเนิดของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศโดยอาศัยไรโบไซม์

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศอาจมีอยู่ในโลกของ RNAที่มีมาก่อนรูปแบบชีวิตเซลล์ DNA [ 40 ] รูปแบบชีวิตเซลล์ยุคแรกที่มีจีโนมที่มีโมเลกุลไรโบไซม์ RNA ที่จำเป็นเพียงชุดเดียว น่าจะมีความเปราะบางต่อสภาวะแวดล้อมที่ก่อให้เกิดความเสียหาย ซึ่งอาจขัดขวางการจำลองแบบของไรโบไซม์ที่จำเป็น ส่งผลให้เซลล์ตาย การรวมตัวของเซลล์ยุคแรกที่เสียหายสองเซลล์ดังกล่าว (การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ) จะทำให้ส่วนประกอบของ RNA ที่ไม่เสียหายมารวมกันได้ จึงอำนวยความสะดวกในการสร้างจีโนมที่ใช้งานได้ และช่วยให้เซลล์อยู่รอดและสามารถสืบพันธุ์ได้

ไรโบไซม์เทียม

นับตั้งแต่การค้นพบไรโบไซม์ที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิต ความสนใจในการศึกษาไรโบไซม์สังเคราะห์ใหม่ที่สร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการก็เพิ่มมากขึ้น ตัวอย่างเช่น มีการผลิต RNA ที่ตัดตัวเองได้เองโดยเทียมซึ่งมีกิจกรรมเอนไซม์ที่ดี Tang และ Breaker [ 41 ]ได้แยก RNA ที่ตัดตัวเองได้โดย การคัดเลือก RNA ในหลอดทดลองที่มาจาก RNA ลำดับสุ่ม ไรโบไซม์สังเคราะห์บางส่วนที่ผลิตขึ้นมีโครงสร้างใหม่ ในขณะที่บางส่วนคล้ายกับไรโบไซม์หัวค้อนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

ในปี 2015 นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์นและมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ชิคาโกได้สร้างไรโบโซมที่ยึดติดซึ่งทำงานได้เกือบดีเท่ากับส่วนประกอบของเซลล์ที่แท้จริงซึ่งผลิตโปรตีนและเอนไซม์ทั้งหมดภายในเซลล์ ไรโบโซมเทียมนี้ เรียกว่า Ribosome-T หรือ Ribo-T สร้างขึ้นโดย Michael Jewett และ Alexander Mankin [ 42 ]เทคนิคที่ใช้ในการสร้างไรโบไซม์เทียมเกี่ยวข้องกับการวิวัฒนาการแบบกำหนดทิศทาง แนวทางนี้ใช้ประโยชน์จากธรรมชาติสองด้านของ RNA ทั้งในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาและพอลิเมอร์ข้อมูล ทำให้ผู้วิจัยสามารถผลิตตัวเร่งปฏิกิริยา RNA จำนวนมากโดยใช้ เอนไซม์ พอลิ เมอเรสได้ง่าย ไร โบไซม์จะถูกกลายพันธุ์โดยการถอดรหัสย้อนกลับด้วยเอนไซม์ถอดรหัสย้อนกลับเป็นcDNA ต่างๆ และขยายด้วยPCR ที่มีข้อผิดพลาดพารามิเตอร์การคัดเลือกในการทดลองเหล่านี้มักจะแตกต่างกัน แนวทางหนึ่งในการคัดเลือกไรโบไซม์ไลเกสเกี่ยวข้องกับการใช้ แท็ก ไบโอตินซึ่งเชื่อมโยงกับสารตั้งต้นด้วยพันธะ โควาเลนต์ หากโมเลกุลมีฤทธิ์เป็นไลเกส ตามที่ต้องการ สามารถใช้เมทริกซ์สเตรปตา ไวดีน ในการแยกโมเลกุลที่มีฤทธิ์นั้นออกมาได้

Lincoln และ Joyce ใช้ การวิวัฒนาการ ในหลอดทดลองเพื่อพัฒนาไลเกสไรโบไซม์ที่สามารถจำลองตัวเองได้ภายในเวลาประมาณหนึ่งชั่วโมง โดยการเชื่อมต่อโอลิโกนิวคลีโอไทด์ที่สังเคราะห์ไว้ล่วงหน้าซึ่งมีความเสริมกันสูง[ 43 ]

แม้จะไม่ใช่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่แท้จริง แต่การสร้างริโบสวิตช์ ที่ตัดตัวเองได้แบบเทียม ซึ่งเรียกว่าแอพทาไซม์ก็เป็นพื้นที่การวิจัยที่ได้รับความสนใจอย่างมากเช่นกัน ริโบสวิตช์เป็นโมทีฟ RNA ควบคุมที่เปลี่ยนโครงสร้างเพื่อตอบสนองต่อลิแกนด์โมเลกุลขนาดเล็กเพื่อควบคุมการแปล ในขณะที่มีริโบสวิตช์ตามธรรมชาติที่รู้จักกันมากมายที่จับกับเมตาบอไลต์และโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กอื่นๆ หลากหลายชนิด แต่มีเพียงริโบไซม์เดียวที่อิงตามริโบสวิตช์เท่านั้นที่ได้รับการอธิบายไว้ คือglmS [ 44 ] งานในช่วงแรก ๆในการระบุลักษณะของริโบสวิตช์ที่ตัดตัวเองได้นั้นมุ่งเน้นไปที่การใช้ธีโอฟิลลีนเป็นลิแกนด์ ในการศึกษาเหล่านี้ จะมีการสร้างแฮร์พิน RNA ซึ่งปิดกั้นตำแหน่งการจับของไรโบโซมจึงยับยั้งการแปล ในกรณีที่มีลิแกนด์ในกรณีนี้คือธีโอฟิลลีน บริเวณ RNA ควบคุมจะถูกตัดออก ทำให้ไรโบโซมสามารถจับและแปลยีนเป้าหมายได้ งานวิศวกรรม RNA ส่วนใหญ่นี้อาศัยการออกแบบอย่างมีเหตุผลและโครงสร้าง RNA ที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้มากกว่าการวิวัฒนาการแบบกำหนดทิศทางดังเช่นในตัวอย่างข้างต้น งานวิจัยล่าสุดได้ขยายขอบเขตของลิแกนด์ที่ใช้ในริโบสวิตช์ไรโบไซม์ให้รวมถึงไทมีนไพโรฟอสเฟตด้วยนอกจากนี้ยังมีการใช้การคัดแยกเซลล์ที่กระตุ้นด้วยฟลูออเรสเซน ซ์เพื่อสร้างอะพทาไซม์ [ 45 ]

แอปพลิเคชัน

มีการเสนอและพัฒนาริโบไซม์เพื่อใช้ในการรักษาโรคผ่านการบำบัดด้วยยีนความท้าทายสำคัญประการหนึ่งของการใช้เอนไซม์ที่ใช้ RNA เป็นพื้นฐานในการรักษาคือครึ่งชีวิตที่สั้นของโมเลกุล RNA ที่ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาในร่างกาย เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จึงมีการดัดแปลงตำแหน่ง 2' บนไรโบสเพื่อเพิ่มความเสถียรของ RNA หนึ่งในด้านของการบำบัดด้วยยีนโดยใช้ริโบไซม์คือการยับยั้งไวรัสที่ใช้ RNA เป็นพื้นฐาน

ไรโบไซม์สังเคราะห์ชนิดหนึ่งที่มุ่งเป้าไปที่RNA ของ HIV เรียกว่า ยีนชัวร์ได้รับการพัฒนาและเข้าสู่การทดสอบทางคลินิกสำหรับการติดเชื้อ HIV แล้ว[ 46 ] [ 47 ]

ในทำนองเดียวกัน ไรโบไซม์ได้รับการออกแบบมาเพื่อกำหนดเป้าหมายRNA ของไวรัสตับอักเสบซีไวรัสโคโรนา SARS (SARS-CoV) [ 48 ]อะดีโนไวรัส[ 48 ]และRNA ของไวรัสไข้หวัดใหญ่ AและB [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 48 ]ไรโบไซม์สามารถตัดบริเวณที่อนุรักษ์ไว้ของจีโนมของไวรัส ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสามารถลดไวรัสในวัฒนธรรมเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้[ 52 ]แม้จะมีความพยายามเหล่านี้จากนักวิจัย โครงการเหล่านี้ก็ยังคงอยู่ในขั้นตอนก่อนการทดลองทางคลินิก

ไรโบไซม์ที่รู้จัก

กลุ่มไรโบไซม์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งได้รับการยืนยันอย่างดีแล้ว:

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุและเอกสารอ้างอิง

  1. ^ a b Kruger K, Grabowski PJ, Zaug AJ, Sands J, Gottschling DE, Cech TR (พฤศจิกายน 1982). "RNA ที่ตัดต่อตัวเอง: การตัดออกเองและการสร้างวงจรเองของลำดับแทรกกลางของ RNA ไรโบโซมของ Tetrahymena" Cell . 31 (1): 147– 157. doi : 10.1016/0092-8674(82)90414-7 . PMID  6297745 . S2CID  14787080 .
  2. ^ a b Fedor MJ, Williamson JR (พฤษภาคม 2548). "ความหลากหลายเชิงเร่งปฏิกิริยาของ RNA" Nature Reviews. Molecular Cell Biology . 6 (5): 399– 412. doi : 10.1038/nrm1647 . PMID 15956979 . S2CID 33304782 .  
  3. ^ Yarus M (ตุลาคม 2011). "ความหมายของไรโบไซม์ขนาดจิ๋ว" . วารสาร Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences . 366 (1580): 2902– 2909. doi : 10.1098/rstb.2011.0139 . PMC 3158920 . PMID 21930581 .  
  4. ^ Martin LL, Unrau PJ, Müller UF (มกราคม 2015). "การสังเคราะห์ RNA โดยไรโบไซม์ที่คัดเลือกในหลอดทดลองเพื่อสร้างโลก RNA ขึ้นใหม่" . Life . 5 (1). บาเซิล สวิตเซอร์แลนด์: 247– 68. Bibcode : 2015Life....5..247M . doi : 10.3390/life5010247 . PMC 4390851 . PMID 25610978 .  
  5. ^ Hean J, Weinberg MS (2008). "การทบทวนริโบไซม์หัวค้อน: ข้อมูลเชิงลึกทางชีววิทยาใหม่สำหรับการพัฒนาตัวแทนบำบัดและการประยุกต์ใช้จีโนมิกส์ย้อนกลับ"ใน Morris KL (บรรณาธิการ). RNA และการควบคุมการแสดงออกของยีน: ชั้นความซับซ้อนที่ซ่อนอยู่นอร์ฟอล์ก ประเทศอังกฤษ: สำนักพิมพ์ Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-25-7เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2 มกราคม 2012 เรียกดูเมื่อ25 กุมภาพันธ์ 2008
  6. ^ Woese C (1967). รหัสพันธุกรรม . นิวยอร์ก: Harper and Row.
  7. ^รางวัลโนเบลสาขาเคมี ปี 1989 (เก็บถาวรเมื่อ 2020-05-22 ที่ Wayback Machine)มอบให้แก่โทมัส อาร์. เช็กและซิดนีย์ อัลต์แมน "สำหรับการค้นพบคุณสมบัติเร่งปฏิกิริยาของอาร์เอ็นเอ"
  8. ^ Visser CM (1984). "วิวัฒนาการของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ 1. ตัวเร่งปฏิกิริยา RNA ก่อนรหัสพันธุกรรมที่เป็นไปได้ซึ่งเป็นรีพลิเคสของตัวเอง" Origins of Life . 14 ( 1– 4): 291– 300. Bibcode : 1984OrLi...14..291V . doi : 10.1007/BF00933670 . PMID 6205343 . S2CID 31409366 .  
  9. ^ Pyle AM ​​(สิงหาคม 1993). "ไรโบไซม์: เมทัลโลเอนไซม์ประเภทที่แตกต่าง". Science . 261 (5122): 709– 714. Bibcode : 1993Sci...261..709P . doi : 10.1126/science.7688142 . PMID 7688142 . 
  10. ^ Freisinger E, Sigel RK (2007). "จากนิวคลีโอไทด์ถึงไรโบไซม์—การเปรียบเทียบคุณสมบัติการจับไอออนโลหะ" (PDF) . Coord. Chem. Rev . 251 ( 13– 14): 1834– 1851. doi : 10.1016/j.ccr.2007.03.008 .
  11. ^ Pyle AM ​​(สิงหาคม 1993). "ไรโบไซม์: เมทั ลโลเอนไซม์ประเภทที่แตกต่าง". Science . 261 (5122): 709– 714. Bibcode : 1993Sci...261..709P . doi : 10.1126/science.7688142 . JSTOR 2882234. PMID 7688142 .  
  12. ^ a b Lilley DM (ตุลาคม 2011). "กลไกการเร่งปฏิกิริยาของ RNA" . Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences . 366 (1580): 2910– 2917. doi : 10.1098/rstb.2011.0132 . JSTOR 23035661 . PMC 3158914 . PMID 21930582 .   
  13. ^ a b Doudna JA, Cech TR (กรกฎาคม 2545). "คลังสารเคมีของไรโบไซม์ธรรมชาติ" Nature . 418 (6894): 222– 228. Bibcode : 2002Natur.418..222D . doi : 10.1038/418222a . PMID 12110898 . S2CID 4417095 .  
  14. ^ Ban N, Nissen P, Hansen J, Moore PB, Steitz TA (สิงหาคม 2000). "โครงสร้างอะตอมที่สมบูรณ์ของหน่วยย่อยไรโบโซมขนาดใหญ่ที่ความละเอียด 2.4 อังสตรอม" Science . 289 (5481): 905– 920. Bibcode : 2000Sci...289..905B . CiteSeerX 10.1.1.58.2271 . doi : 10.1126/science.289.5481.905 . PMID 10937989 .  
  15. ^ Turk RM, Chumachenko NV, Yarus M (มีนาคม 2010). "ผลิตภัณฑ์การแปลหลายชนิดจากไรโบไซม์ห้านิวคลีโอไทด์" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 107 (10): 4585– 4589. Bibcode : 2010PNAS..107.4585T . doi : 10.1073/pnas.0912895107 . PMC 2826339 . PMID 20176971 .  
  16. ^ Cech TR (สิงหาคม 2000). " ชีววิทยาเชิงโครงสร้าง ไรโบโซมคือไรโบไซม์". Science . 289 (5481): 878– 879. doi : 10.1126/science.289.5481.878 . PMID 10960319. S2CID 24172338 .  
  17. ^ Altman S (สิงหาคม 1990). "การบรรยายรางวัลโนเบล การตัด RNA ด้วยเอนไซม์โดย RNA" Bioscience Reports . 10 (4): 317– 337. doi : 10.1007/BF01117232 . PMID 1701103 . S2CID 12733970 .  
  18. ^ Walter NG, Engelke DR (ตุลาคม 2002). "ไรโบไซม์: อาร์เอ็นเอเร่งปฏิกิริยาที่ตัดสิ่งต่างๆ สร้างสิ่งต่างๆ และทำงานแปลกๆ ที่มีประโยชน์" . Biologist . 49 (5): 199– 203. PMC 3770912 . PMID 12391409 .  
  19. ^ Lamond, AI (มิถุนายน 1989). "Tetrahymena telomerase มีแม่แบบ RNA ภายใน". Trends in Biochemical Sciences . 14 (6): 202– 204. doi : 10.1016/0968-0004(89)90022-4 . ISSN 0968-0004 . PMID 2474873 .  
  20. ^ Supattapone S (มิถุนายน 2547). "การแปลงโปรตีนพรีออนในหลอดทดลอง". วารสารการแพทย์โมเลกุล 82 ( 6): 348– 356. doi : 10.1007/s00109-004-0534-3 . PMID 15014886 . S2CID 24908667 .  
  21. ^ Gilbert W (1986). "กำเนิดชีวิต: โลกของอาร์เอ็นเอ" . Nature . 319 (6055): 618. Bibcode : 1986Natur.319..618G . doi : 10.1038/319618a0 . S2CID 8026658 . 
  22. ^ Paul N, Joyce GF (ตุลาคม 2545). "ไรโบไซม์ไลเกสที่จำลองตัวเองได้" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 99 (20): 12733– 12740. Bibcode : 2002PNAS...9912733P . doi : 10.1073/pnas.202471099 . PMC 130529 . PMID 12239349 .  
  23. ^ Johnston WK, Unrau PJ, Lawrence MS, Glasner ME, Bartel DP (พฤษภาคม 2001). "การพอลิเมอไรเซชันของ RNA ที่เร่งปฏิกิริยาโดย RNA: การขยายไพรเมอร์โดยใช้ RNA เป็นแม่แบบที่แม่นยำและทั่วไป" Science . 292 (5520): 1319– 1325. Bibcode : 2001Sci...292.1319J . CiteSeerX 10.1.1.70.5439 . doi : 10.1126/science.1060786 . PMID 11358999 . S2CID 14174984 .   
  24. ^ Ekland EH, Bartel DP (กรกฎาคม 1996). "การพอลิเมอไรเซชันของ RNA ที่เร่งปฏิกิริยาโดยนิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟต" Nature . 382 (6589): 373– 6. Bibcode : 1996Natur.382..373E . doi : 10.1038/382373a0 . PMID 8684470 . S2CID 4367137 .  
  25. ^ Bartel DP, Szostak JW (กันยายน 1993). "การแยกไรโบไซม์ใหม่จากกลุ่มลำดับสุ่มขนาดใหญ่ [ดูความคิดเห็น]" Science . 261 (5127). นิวยอร์ก, NY: 1411– 8. doi : 10.1126/science.7690155 . PMID 7690155 . 
  26. ^ Johnston WK, Unrau PJ, Lawrence MS, Glasner ME, Bartel DP (พฤษภาคม 2544). "การพอลิเมอไรเซชันของ RNA ที่เร่งปฏิกิริยาโดย RNA: การขยายไพรเมอร์โดยใช้ RNA เป็นแม่แบบที่แม่นยำและทั่วไป" Science . 292 (5520). นิวยอร์ก, NY: 1319– 25. Bibcode : 2001Sci...292.1319J . doi : 10.1126/science.1060786 . PMID 11358999 . S2CID 14174984 .  
  27. ^ Zaher HS, Unrau PJ (กรกฎาคม 2550). "การคัดเลือกไรโบไซม์ RNA โพลีเมอเรสที่ได้รับการปรับปรุงด้วยการขยายตัวและความแม่นยำที่เหนือกว่า" . RNA . 13 (7): 1017– 1026. doi : 10.1261/rna.548807 . PMC 1894930 . PMID 17586759 .  
  28. ^ Müller UF, Bartel DP (มีนาคม 2551). "ประสิทธิภาพของไรโบไซม์พอลิเมอเรสที่ดีขึ้นบนโครงสร้างไฮโดรโฟบิก" . RNA . 14 (3). นิวยอร์ก, NY: 552– 62. doi : 10.1261/rna.494508 . PMC 2248263 . PMID 18230767 .  
  29. ^ Wochner A, Attwater J, Coulson A, Holliger P (เมษายน 2011). "การถอดรหัสของไรโบไซม์ที่ทำงานอยู่โดยเร่งปฏิกิริยาด้วยไรโบไซม์" Science . 332 (6026): 209– 212. Bibcode : 2011Sci...332..209W . doi : 10.1126/science.1200752 . PMID 21474753 . S2CID 39990861 .  
  30. ^ Attwater J, Wochner A, Holliger P (ธันวาคม 2013). "วิวัฒนาการของกิจกรรมไรโบไซม์ของ RNA โพลีเมอเรสในน้ำแข็ง" Nature Chemistry 5 ( 12): 1011– 8. Bibcode : 2013NatCh...5.1011A . doi : 10.1038/nchem.1781 . PMC 3920166 . PMID 24256864 .  
  31. ^ Attwater J, Wochner A, Pinheiro VB, Coulson A, Holliger P (กันยายน 2010). "น้ำแข็งเป็นสื่อกลางสำหรับการจำลองแบบ RNA ของเซลล์ต้นกำเนิด" Nature Communications . 1 (6) 76. Bibcode : 2010NatCo...1...76A . doi : 10.1038/ncomms1076 . PMID 20865803 . 
  32. ^ Tagami S, Attwater J, Holliger P (เมษายน 2017). "เปปไทด์อย่างง่ายที่ได้จากแกนไรโบโซมช่วยเสริมศักยภาพการทำงานของไรโบไซม์ของ RNA โพลีเมอเรส" Nature Chemistry . 9 (4): 325– 332. Bibcode : 2017NatCh...9..325T . doi : 10.1038/nchem.2739 . PMC 5458135 . PMID 28338682 .  
  33. ^ Horning DP, Joyce GF (สิงหาคม 2016). "การขยาย RNA โดยไรโบไซม์พอลิเมอเรส RNA" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 113 (35): 9786– 91. Bibcode : 2016PNAS..113.9786H . doi : 10.1073/pnas.1610103113 . PMC 5024611 . PMID 27528667 .  
  34. ^ Tjhung KF, Shokhirev MN, Horning DP, Joyce GF (กุมภาพันธ์ 2020). "ไรโบไซม์ RNA โพลีเมอเรสที่สังเคราะห์บรรพบุรุษของตัวเอง" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 117 (6): 2906– 2913. Bibcode : 2020PNAS..117.2906T . doi : 10.1073/pnas.1914282117 . PMC 7022166 . PMID 31988127 .  
  35. ^ Portillo X, Huang YT, Breaker RR, Horning DP, Joyce GF (2021). "การเป็นพยานถึงวิวัฒนาการโครงสร้างของเอนไซม์ RNA" . eLife . 10 e71557. doi : 10.7554/eLife.71557 . PMC 8460264 . PMID 34498588 .  
  36. ^ Attwater J, Raguram A, Morgunov AS, Gianni E, Holliger P (พฤษภาคม 2018). "การสังเคราะห์ RNA ที่เร่งปฏิกิริยาโดยไรโบไซม์โดยใช้บล็อกตัวสร้างแบบสามตัว" . eLife . 7 e35255. doi : 10.7554/eLife.35255 . PMC 6003772 . PMID 29759114 .  
  37. ^ Samanta B, Joyce GF (กันยายน 2017). "ไรโบไซม์รีเวิร์สทรานสคริปเทส" . eLife . 6 e31153. doi : 10.7554/eLife.31153 . PMC 5665644 . PMID 28949294 .  
  38. ^ Cojocaru R, Unrau PJ (มีนาคม 2021). "การสังเคราะห์พอลิเมอร์ RNA แบบต่อเนื่องและการจดจำโปรโมเตอร์ในโลกของ RNA" Science . 371 (6535): 1225– 1232. Bibcode : 2021Sci...371.1225C . doi : 10.1126/science.abd9191 . PMID 33737482 . S2CID 232271298 .  
  39. ^ a b Mizuuchi R, Ichihashi N (กรกฎาคม 2023). "การค้นพบการสืบพันธุ์ด้วยตนเองของ RNA ขั้นต่ำจากกลุ่มโอลิโกเมอร์แบบสุ่ม" . Chem Sci . 14 (28): 7656– 7664. doi : 10.1039/d3sc01940c . PMC 10355099 . PMID 37476714 .  
  40. ^ Eigen M , Gardiner W, Schuster P , Winkler-Oswatitsch R (เมษายน 1981). "ต้นกำเนิดของข้อมูลทางพันธุกรรม" Scientific American . 244 (4): 88– 92, 96 และอื่นๆBibcode : 1981SciAm.244d..88E . doi : 10.1038/scientificamerican0481-88 . PMID 6164094 . 
  41. ^ Tang J, Breaker RR (พฤษภาคม 2000). "ความหลากหลายเชิงโครงสร้างของไรโบไซม์ที่ตัดตัวเอง" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 97 (11): 5784– 5789. Bibcode : 2000PNAS...97.5784T . doi : 10.1073/pnas.97.11.5784 . PMC 18511 . PMID 10823936 .  
  42. ^วิศวกรและนักชีววิทยาออกแบบไรโบโซมเทียมตัวแรก - ไรโบโซมที่ออกแบบมาเป็นพิเศษอาจนำไปสู่ยาใหม่และวัสดุชีวภาพรุ่นใหม่เผยแพร่เมื่อวันที่ 31 กรกฎาคม 2558 โดยมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์น
  43. ^ Lincoln TA, Joyce GF (กุมภาพันธ์ 2009). "การจำลองแบบด้วยตนเองของเอนไซม์ RNA" . Science . 323 (5918): 1229– 1232. Bibcode : 2009Sci...323.1229L . doi : 10.1126/science.1167856 . PMC 2652413 . PMID 19131595 .  
  44. ^ Winkler WC, Nahvi A, Roth A, Collins JA, Breaker RR (มีนาคม 2004). "การควบคุมการแสดงออกของยีนโดยไรโบไซม์ที่ตอบสนองต่อเมตาโบไลต์ตามธรรมชาติ" Nature . 428 (6980): 281– 286. Bibcode : 2004Natur.428..281W . doi : 10.1038/nature02362 . PMID 15029187 . S2CID 4301164 .  
  45. ^ Lynch SA, Gallivan JP (มกราคม 2552). "การคัดกรองริโบสวิตช์สังเคราะห์โดยใช้โฟลว์ไซโตเมทรี" . Nucleic Acids Research . 37 (1): 184– 192. doi : 10.1093/nar/gkn924 . PMC 2615613 . PMID 19033367 .  
  46. ^ de Feyter R, Li P (มิถุนายน 2000). "การประเมินเทคโนโลยี: การบำบัดด้วยยีนไรโบไซม์ของ HIV, Gene Shears Pty Ltd" Current Opinion in Molecular Therapeutics . 2 (3): 332– 335. PMID 11249628 . 
  47. ^ Khan AU (พฤษภาคม 2549). "ไรโบไซม์: เครื่องมือทางคลินิก". Clinica Chimica Acta; วารสารเคมีคลินิกนานาชาติ . 367 ( 1– 2): 20– 27. doi : 10.1016/j.cca.2005.11.023 . PMID 16426595 . 
  48. ^ a b c Asha K, Kumar P, Sanicas M, Meseko CA, Khanna M, Kumar B (ธันวาคม 2018). "ความก้าวหน้าในการบำบัดด้วยกรดนิวคลีอิกเพื่อต่อต้านการติดเชื้อไวรัสทางเดินหายใจ"วารสารเวชศาสตร์คลินิก 8 ( 1): 6. doi : 10.3390/jcm8010006 . PMC 6351902 . PMID 30577479 .  
  49. ^ Khanna M, Saxena L, Rajput R, Kumar B, Prasad R (2015). "การปิดการทำงานของยีน: แนวทางการรักษาเพื่อต่อสู้กับการติดเชื้อไวรัสไข้หวัดใหญ่" Future Microbiology . 10 (1): 131– 140. doi : 10.2217/fmb.14.94 . PMID 25598342 . 
  50. ^ Kumar B, Khanna M, Kumar P, Sood V, Vyas R, Banerjea AC (พฤษภาคม 2012). "การตัดยีน M1 ของไวรัสไข้หวัดใหญ่ A ที่เกิดจากกรดนิวคลีอิกได้รับการเสริมอย่างมีนัยสำคัญโดยโมเลกุลแอนติเซนส์ที่กำหนดเป้าหมายให้ไฮบริดใกล้กับตำแหน่งการตัด" Molecular Biotechnology . 51 (1): 27– 36. doi : 10.1007/s12033-011-9437-z . PMID 21744034 . S2CID 45686564 .  
  51. ^ Kumar B, Asha K, Khanna M, Ronsard L, Meseko CA, Sanicas M (เมษายน 2018). "ภัยคุกคามจากไวรัสไข้หวัดใหญ่ที่กำลังเกิดขึ้น: สถานะและโอกาสใหม่สำหรับการรักษาและการควบคุม"วารสารArchives of Virology 163 ( 4): 831– 844. doi : 10.1007/s00705-018-3708-y . PMC 7087104 . PMID 29322273 .  
  52. ^ Lieber A, He CY, Polyak SJ, Gretch DR, Barr D, Kay MA (ธันวาคม 1996). "การกำจัด RNA ของไวรัสตับอักเสบซีในเซลล์ตับของมนุษย์ที่ติดเชื้อโดยการแสดงออกของไรโบไซม์ที่อาศัยอะดีโนไวรัส"วารสารไวรัสวิทยา 70 ( 12): 8782– 8791. doi : 10.1128/JVI.70.12.8782-8791.1996 . PMC 190975 . PMID 8971007 .  
  53. ^ Nielsen H, Westhof E, Johansen S (กันยายน 2548). "mRNA ถูกปิดด้วย lariat 2', 5' ที่เร่งปฏิกิริยาโดย ribozyme ที่คล้ายกลุ่ม I" Science . 309 (5740): 1584– 1587. Bibcode : 2005Sci...309.1584N . doi : 10.1126/science.1113645 . PMID 16141078 . S2CID 37002071 .  
  54. ^ Fica SM, Tuttle N, Novak T , Li NS, Lu J, Koodathingal P และคณะ (พฤศจิกายน 2013). "RNA เร่งปฏิกิริยาการตัดต่อ pre-mRNA ในนิวเคลียส" Nature 503 ( 7475): 229– 234. Bibcode : 2013Natur.503..229F . doi : 10.1038/nature12734 . PMC 4666680 . PMID 24196718 .  
  55. ^ Xu, Ling; Liu, Tianshuo; Chung, Kevin; Pyle, Anna Marie (2023-12-21). "ข้อมูลเชิงโครงสร้างเกี่ยวกับการเร่งปฏิกิริยาและการเปลี่ยนแปลงของอินทรอนระหว่างการตัดต่อ" Nature . 624 ( 7992): 682– 688. Bibcode : 2023Natur.624..682X . doi : 10.1038/s41586-023-06746-6 . ISSN 0028-0836 . PMC 10733145 . PMID 37993708 .   

อ่านเพิ่มเติม

  • Sigel A, Sigel H, Sigel RK (2011). Sigel A, Sigel H, Sigel RK, Sigel A, Sigel H, Sigel RK, Sigel A, Sigel H, Sigel RK, Sigel A, Sigel H, Sigel RK (บรรณาธิการ). บทบาทเชิงโครงสร้างและเร่งปฏิกิริยาของไอออนโลหะใน RNAเล่ม 9. RSC Publishing. หน้า  vii– ix. doi : 10.1039/9781849732512 . ISBN 978-1-84973-251-2. PMID  22010266 .{{cite book}}: |journal=ละเลย ( ช่วยเหลือ )
  • Johnson-Buck AE, McDowell SE, Walter NG ( 2011). "ไอออนโลหะ: ตัวประกอบสำคัญในบทบาทของไรโบไซม์ขนาดเล็ก" บทบาทเชิงโครงสร้างและเร่งปฏิกิริยาของไอออนโลหะใน RNAเล่ม 9 หน้า  175–196 doi : 10.1039/ 9781849732512-00175 ISBN 978-1-84973-094-5. PMC  3365584 . PMID  22010272 .{{cite book}}: |journal=ละเลย ( ช่วยเหลือ )
  • Donghi D, Schnabl J ( 2011). "บทบาทที่หลากหลายของไอออนโลหะ ในไรโบไซม์ขนาดใหญ่" บทบาทเชิงโครงสร้างและเร่งปฏิกิริยาของไอออนโลหะใน RNAเล่ม 9 หน้า  197–234 doi : 10.1039/9781849732512-00197 ISBN 978-1-84973-094-5PMID 22010273​ ​{{cite book}}: |journal=ละเลย ( ช่วยเหลือ )
  • Trappl K, Polacek N ( 2011). "ไรโบโซม: เครื่องจักรระดับโมเลกุลที่ขับเคลื่อนด้วย RNA" บทบาทเชิงโครงสร้างและเร่งปฏิกิริยาของไอออนโลหะใน RNAเล่ม 9 หน้า  253–275 doi : 10.1039/9781849732512-00253 ISBN 978-1-84973-094-5PMID 22010275​ ​{{cite book}}: |journal=ละเลย ( ช่วยเหลือ )
  • Suga H, Futai K, Jin K (2011). "ความต้องการไอออนโลหะในไรโบไซม์เทียมที่เร่งปฏิกิริยาอะมิโนอะซิเลชันและปฏิกิริยารีดอกซ์" บทบาทเชิงโครงสร้างและเร่งปฏิกิริยาของไอออนโลหะใน RNAเล่ม 9 หน้า  277–297 doi : 10.1039 /9781849732512-00277 ISBN 978-1-84973-094-5PMID 22010276​ ​{{cite book}}: |journal=ละเลย ( ช่วยเหลือ )
  • Wedekind JE (2011). "การจับตัว ของไอออนโลหะและหน้าที่ในเอนไซม์ RNA ขนาดเล็กตามธรรมชาติและสังเคราะห์จากมุมมองเชิงโครงสร้าง" บทบาทเชิงโครงสร้างและเร่งปฏิกิริยา ของไอออนโลหะใน RNAเล่ม 9 หน้า  299–345 doi : 10.1039/9781849732512-00299 ISBN 978-1-84973-094-5PMID 22010277​ ​{{cite book}}: |journal=ละเลย ( ช่วยเหลือ )
  • Doherty EA, Doudna JA (2001). "โครงสร้างและกลไกของไรโบไซม์". Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure . 30 : 457–475 . doi : 10.1146/annurev.biophys.30.1.457 . PMID  11441810 .
  • Joyce GF (2004). "การวิวัฒนาการแบบกำหนดทิศทางของเอนไซม์กรดนิวคลีอิก". Annual Review of Biochemistry . 73 : 791–836 . doi : 10.1146/annurev.biochem.73.011303.073717 . PMID  15189159 .
  • Ikawa Y, Tsuda K, Matsumura S, Inoue T (กันยายน 2547). "การสังเคราะห์และการพัฒนาเอนไซม์ RNA ใหม่" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 101 (38): 13750– 13755. Bibcode : 2004PNAS..10113750I . doi : 10.1073/pnas.0405886101 . PMC  518828 . PMID  15365187 .
  • การบรรยายสั้นของทอม เช็ก: "การค้นพบไรโบไซม์"
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ribozyme&oldid=1334339569 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไรโบไซม์

ไรโบไซม์ ( ribonucleic acid enzymes ) คือ โมเลกุล RNA ที่มีความสามารถใน การเร่ง ปฏิกิริยาทางชีวเคมีเฉพาะ รวมถึง การตัดต่อ RNA ใน การแสดงออกของยีน คล้ายกับการทำงานของ เอนไซม์...

การค้นพบ

ก่อนการค้นพบไรโบไซม์ เอนไซม์ —ซึ่งถูกนิยาม [เพียงอย่างเดียว] ว่าเป็น โปรตีน เร่งปฏิกิริยา —เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา ทางชีวภาพที่รู้จักเพียงชนิดเดียว ในปี 1967 คาร์ล โว เอส ฟ รานซิส คริก และ เลสลี ออร์เจล เป็นกลุ่มแรกที่เสนอว่า RNA...

โครงสร้างและกลไก

แม้ว่าจะมีตัวเลือกเพียงสี่แบบสำหรับแต่ละหน่วยโมโนเมอร์ (นิวคลีโอไทด์) เมื่อเทียบกับ หมู่ข้างเคียง กรดอะมิโน 20 แบบที่พบในโปรตีน แต่ไรโบไซม์ก็มีโครงสร้างและกลไกที่หลากหลาย ในหลายกรณี ไรโบไซม์สามารถเลียนแบบกลไกที่ใช้โดยโปรตีนคู่ของมันได้ ตัวอย่างเช่น ในไรโบไซม์...

กิจกรรม

แม้ว่าไรโบไซม์จะค่อนข้างหายากในเซลล์ส่วนใหญ่ แต่บทบาทของพวกมันบางครั้งก็จำเป็นต่อการดำรงชีวิต ตัวอย่างเช่น ส่วนที่ทำหน้าที่ของ ไรโบโซม ซึ่งเป็น เครื่องจักรทางชีวภาพ ที่ แปล RNA เป็นโปรตีนนั้น โดยพื้นฐานแล้วคือไรโบไซม์ ซึ่งประกอบด้วย โมทีฟโครงสร้างตติยภูมิของ...