Открытие каталитических РНК (рибозимов) - Морская свинка (Cavia porcellus) как модельный объект генетических исследований
Рибозим (сокращение от "Рибонуклеиновая кислота" и "Энзим"), также называемая ферментативной РНК или каталитической РНК -- это молекула РНК, обладающая каталитическим действием. Многие рибозимы естественного происхождения катализируют расщепление самих себя или других молекул РНК, кроме того образование пептидной связи в белках происходит при помощи рРНКрибосомы. В рамках исследований, посвященных происхождению жизни, удалось создать искусственные рибозимы типа РНК-полимеразы, способные при определенных условиях катализировать свою собственную сборку. Первые лабораторные образцы показали невысокую каталитическую способность: они успевают собрать в цепочку не более 14 нуклеотидов за 24 часа, по истечении которых они разлагаются за счет гидролиза фосфодиэфирных связей, однако результат постепенно улучшается: в 2011 году достигнуто значение в 95 нуклеотидов.
Открытие
До открытия рибозимов ферменты -- белки, обладающие каталитическими свойствами, -- считались единственными органическими катализаторами. В 1967 году Карл Везе, Френсис Крик и Лесли Оргель впервые выдвинули предположение, что РНК может быть катализатором. Это предположение основывалось на том, что РНК может образовывать сложную вторичную структуру. Сейчас известно, что рибозимы и многие другие молекулы РНК имеют сложную третичную структуру.
Каталитическая активность РНК впервые была обнаружена в 1980-е годы у пре-рРНК Томасом Чеком, изучавшим сплайсинг РНК уинфузории Tetrahymena thermophila, и Сидни Альтманом, работавшим с бактериальной рибонуклеазой P.
Рибозимом оказался участок молекулы пре-рРНК Tetrahymena, кодируемый интроном внехромосомного гена рДНК; этот участок осуществлял аутосплайсинг, то есть сам вырезал себя при созревании рРНК. Каталитическая активность также была обнаружена в РНК-субъединице комплекса рибонуклеазы P, участвующей в обработке пре-тРНК (впоследствии Альтман доказал, что эта активность может обеспечиваться рибозимом без участия белков).
В 1989 году Чек и Альтман получили Нобелевскую премию по химии за "обнаружение каталитических свойств РНК".
Термин Рибозим был введен Келли Крюгер и др. в статье, опубликованной в журнале Cell в 1982 году.
Действие
Несмотря на то, что большинство рибозимов достаточно редко встречаются в клетках, иногда они очень важны для их существования. Например, активная часть рибосомы -- молекулярной машины, осуществляющей трансляцию белков из РНК -- является рибозимом.
В качестве кофакторов некоторые рибозимы часто содержат двухвалентные ионы металлов, например, Mg2+.
То обстоятельство, что РНК может содержать наследственную информацию, позволило Уолтеру Гилберту выдвинуть предположение, что в древности РНК использовалась как в качестве генетического материала, так и в качестве катализаторов и структурных компонентов клетки, а впоследствии эти роли были перераспределены между ДНК и белками. Эта гипотеза сейчас известна как Гипотеза мира РНК.
Если РНК были первыми молекулярными машинами, использовавшимися в ранних живых клетках, то рибозимы, существующие сегодня (например, аппарат рибосомы), могут считаться живыми ископаемыми -- образцами живых существ, состоящих из нуклеиновых кислот.
Недавние исследования свертывания прионов показывают, что РНК может катализировать свертывание белка в патологические конфигурации подобно ферментам-шаперонам.
Похожие статьи
-
Тетрахименам свойственен ядерный дуализм: у нее имеется два типа ядер -- большое, соматическое (макронуклеус), и малое, половое (микронуклеус), которые...
-
Морская свинка обладает 32-мя парами хромосом. Таким образом получаем что общее число хромосом у морской свинки 64 шт о своему генотипу морские свинки...
-
Сегодня в мире имеется более 80 пород и разновидностей свинок. Дикий предок современной свинки, -- гладкошерстый зверек окраса агути (схожего с обычным...
-
Морские свинки (Cavia), род грызунов семейство свинковых. Длина тела до 35 см; хвост снаружи не заметен. Задние конечности трехпалые. Обитают на открытых...
-
Благодаря постоянному и беспорядочному броуновскому движению молекул воды [4] две идентичные по всем параметрам биомолекулы (БМ) способны не только...
-
Объект исследования Объектом исследований In vitro Служили первичные диссоциированные культуры клеток гиппокампа, полученные от 18-дневных мышиных...
-
История открытия и методы исследования вирусов - Вирусы и их особенности
В 1852 г. русский ботаник Д. И. Ивановский впервые получил инфекционный экстракт из растений табака, пораженных мозаичной болезнью. Когда такой экстракт...
-
Открытие клетки - Цитологические исследования
Изучение мельчайших структур живых организмов стало возможным лишь после изобретения микроскопа, т. е. после 1600. Первое описание и изображения клеток...
-
Сразу же отметим, что изменить положение своей БД для ответа на изменение внешней среды в водах с замедленным течением и тем более - в стоячих водах...
-
РНК-посредник - Великие открытия в генетике ХХ века
За годы до того, как Уотсон и Крик начали определять структуру ДНК, ученые уже знали, что именно ДНК создает белок, который находится в цитоплазме. Но...
-
ВИЧ. СПИД. Профилактика СПИДа - Особенности генетического аппарата вирусов
ВИЧ - это вирус иммунодефицита человека, который вызывает тяжелое неизлечимое заболевание - синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД). СПИД - это...
-
Плазматическая мембрана., Функции плазмалеммы. - Строение клетки. Биологические мембраны
Плазматическая мембрана занимает особое положение, так как ограничивает клетку снаружи и непосредственно связана с внеклеточной средой. Она имеет толщину...
-
Интерферон - Строгие постулаты Коха
Рассматривая здесь интерферон только как белок, синтезируемый клеткой в ответ на вирусную инфекцию и придающий устойчивость к инфекции другим клеткам,...
-
Энзимотерапия - Использование ферментов в медицинской практике в качестве лекарственных средств
Энзимотерапия - это использование ферментов в качестве лекарственных средств. Использование ферментов в качестве терапевтических средств имеет много...
-
Отцом генной инженерии считается чешский монах Грегор Мендель, экспериментировавший с генами душистого горошка более 150 лет назад. Для новой и...
-
Геном пластид - Генетика пластид
В 1961 году X. Рис и В. Плаут обнаружили, что участок хлоропласта в одноклеточной водоросли хламидомонады окрашивается положительно по Фельгену. При...
-
Сшивки с белками - Фотохимические превращения ДНК. Люминесцентные метки и зонды
При наличии на поверхности носителя функциональных групп, способных вступать в химические реакции с функциональными группами фермента с образованием...
-
Молекулярный состав клетки, Неорганические вещества. - Химический состав клетки
Химический элементы входят в состав клеток в виде ионов или компонентов молекул неорганических и органических веществ. Неорганические вещества. Вода -...
-
Роль белков в организме - Роль белков в организме
Функции белков в организме разнообразны. Они в значительной мере обусловлены сложностью и разнообразием форм и состава самих белков. Белки -- незаменимый...
-
Мир РНК - Зарождение жизни в горячей воде
Впервые гипотеза мира РНК была выдвинута в 1986 году Уолтером Гильбертом и гласила, что молекулы РНК были предшественниками организмов. Гипотеза...
-
Системы биологических (биохимических) элементов - Молекулярная элементная база живой формы материи
Известно, что построение и функционирование сложных информационных устройств базируется на применении типовых унифицированных узлов и элементов. К...
-
Молекулярный алфавит живой формы материи - Молекулярная элементная база живой формы материи
Уже давно известно, что "генетическая информация кодируется с помощью нуклеотидов подобно тому, как информация, содержащаяся в книге, передается с...
-
Все моносахариды и некоторые дисахариды, в том числе мальтоза и лактоза, относятся к группе редуцирующих (восстанавливающих) сахаров. Сахароза -...
-
Функции молекулярных био-логических элементов - Молекулярная элементная база живой формы материи
Заметим, что все биохимические элементы живых систем являются многофункциональными элементами. Благодаря своим уникальным природным свойствам, они играют...
-
Обмен белков - Питательные вещества
После расщепления белков в пищеварительном тракте образовавшиеся аминокислоты всасываются в кровь. В кровь всасывается также незначительное количество...
-
Биологические катализаторы - Питательные вещества
В основе всех жизненных процессов лежат тысячи химических реакций. Они идут в организме без применения высокой температуры и давления, т. е. в мягких...
-
Причины повреждения клеток - Функциональная морфология клетки
Различают следующие причины повреждения клеток. Гипоксия. Она является исключительно важной и распространенной причиной повреждения и смерти клеток....
-
Введение, Понятие "Биологическая мембрана" - Функции биологических мембран. Ионные каналы мембран
Тема моего сегодняшнего реферата "Функции биологических мембран. Ионные каналы мембран". Тема очень увлекательная и в то же время познавательная. Ведь,...
-
Интерактом - Применение интерактомики
В молекулярной биологии интерактом это целый набор молекулярных взаимодействий в отдельной клетке. Термин указывает не только на физическое...
-
Титрование - Строгие постулаты Коха
Вирус белок генетический фаг Индуцируемая вирусом реакция может происходить по типу "все или ничего" (то есть наличие или отсутствие инфекции), а может...
-
Кариоплазма, Хроматин - Клеточное ядро
Кариоплазма (ядерный сок, нуклеоплазма) - основная внутренняя среда ядра, она занимает все пространство между ядрышком, хроматином, мембранами,...
-
Механизмы апоптоза - Радиационный апоптоз и некроз клеток облученного организма
Развитие и функционирование многоклеточных организмов подразумевает равновесие между синтезом и распадом молекул, их окислением и восстановлением,...
-
Регуляция синтеза гема, Нарушения синтеза гема - Порфирии - Первичная структура белков
Регуляторными ферментами являются АЛК (аминолевулинатсинтетаза) и Аминолевулинатдегидрогеназа. АЛК - синтаза является главным регуляторным ферментом,...
-
Свойство белков - Основы генетики
Белки - высокомолекулярные соединения, построенные из аминокислот и являются одними из наиболее сложных по строению и составу среди всех органических...
-
В работах [17, 18] уже говорилось о том, что по мере остывания молодой Земли, температура водных растворов и в зонах извержения подводных вулканов также...
-
Определено расположение субъединиц в геномах вирусов, прокариотов и эукариотов, послужившее основой для создания универсального генетического кода....
-
К чистым факторам переноса относят, например, факторы F и F-подобные (pAP22-4, pAP38, pAP39, pAP41) и pTRA1, фактор T, идентифицированный в E. coli,...
-
Этот оперон содержит гены, детерминирующие устойчивость к антибиотикам, а также в его состав может входить транспозон или его часть -...
-
Наследственная информация бактерий хранится в ДНК, которая в прокариотической клетке является циркулярно замкнутой, двух цепочечной, суперспирализованной...
-
Молекулярная и генетическая организация плазмид - Молекулярная и генетическая организация плазмид
Генетическая организация разных плазмид отличается большим разнообразием, так как среди плазмид, на основе их функциональной специфичности, различают...
Открытие каталитических РНК (рибозимов) - Морская свинка (Cavia porcellus) как модельный объект генетических исследований