Co je Ribozyme?

Ribozym je molekula ribonukleové kyseliny (RNA), která má schopnost působit jako katalyzátor při chemické reakci. Termín ribozym je zkratkou enzymu ribonukleové kyseliny. Předtím, než byly ribozymy objeveny v 80. letech 20. století, se předpokládalo, že pouze proteiny mohou fungovat jako enzymy a katalyzovat reakce. Nyní je známo, že ribozymy se také podílejí na mnoha důležitých intracelulárních funkcích a mohou mít terapeutické aplikace díky své schopnosti štěpit RNA. Ribozymy mohou být uměle syntetizovány i přirozeně produkovány.

Hlavní funkcí ribozymů je štěpit fosfodiesterové vazby cílových molekul RNA hydrolýzou. Fosfodiesterové vazby jsou kovalentní vazby, které spojují nukleotidy v RNA a DNA dohromady a tvoří páteř molekuly. Hydrolýza zahrnuje přidání molekuly vody, což má za následek rozpuštění vazeb. Ribozymy používají hydrolýzu k odštěpení dalších molekul RNA nebo jejich samotných, někdy také ligujících nebo spojujících dvě molekuly split RNA v procesu zvaném sestřih.

Studium sestřihu RNA v jednobuněčném organismu Tetrahymena thermophila vedla k objevu ribozymů na počátku 80. let. Thomas Cech, profesor na University of Colorado v USA, zjistil, že RNA v tomto organismu by se mohla jak štěpit, tak i ligovat, kdyby neexistoval žádný katalyzující protein. Profesor Cech a Yale University Sidney Altman získal za výzkum ribozymů Nobelovu cenu za chemii z roku 1989.

Kromě sestřihu katalyzují ribozymy během translace také sestavení aminokyselin na proteiny. K translaci dochází, když je genetická informace v messengerové RNA (mRNA) dekódována do sekvence aminokyselin prostřednictvím aktivity ribosomů. Ribozomální RNA (rRNA), hlavní složka ribozomů, lze proto také považovat za ribozym.

Existuje mnoho různých typů ribozymů a byly studovány v jejich přirozeně se vyskytujícím stavu. Dva z nich, vlásenkový ribozym a kladivový ribozym, se nacházejí v satelitní RNA v rostlinných virech. Ribozymy Hammerhead byly v laboratoři modifikovány pro použití jako RNA štěpící látky.

Předpokládá se, že modifikované ribozymy kladiva mohou mít klinické aplikace v genové terapii. Schopnost štěpit RNA může pomoci v boji proti retrovirům, protože retroviry se při duplikování v hostitelské buňce spoléhají na genom RNA. Vědci také vyvinuli zcela syntetické ribozymy pro podobné lékařské aplikace. Modifikované ribozymy kladiva a syntetické ribozymy jsou zkoumány konkrétně jako terapeutické možnosti léčby viru lidské imunodeficience (HIV).