Wat is een ribozym?
Een ribozym is een molecule van ribonucleïnezuur (RNA) dat het vermogen heeft om te werken als een katalysator in een chemische reactie. De term ribozym is een afkorting van ribonucleïnezuur-enzym. Voordat ribozymen in de jaren tachtig werden ontdekt, werd gedacht dat alleen eiwitten als enzymen konden werken en reacties konden katalyseren. Het is nu bekend dat ribozymen ook deelnemen aan vele belangrijke intracellulaire functies en therapeutische toepassingen kunnen hebben vanwege hun vermogen om RNA te splitsen. Ribozymen kunnen zowel kunstmatig als natuurlijk worden geproduceerd.
De belangrijkste functie van ribozymen is het splitsen van de fosfodiesterbindingen van doel-RNA-moleculen door hydrolyse. Fosfodiesterbindingen zijn covalente bindingen die nucleotiden in RNA en DNA met elkaar verbinden en de ruggengraat van het molecuul vormen. Hydrolyse omvat de toevoeging van een watermolecuul, wat het effect heeft dat de bindingen worden opgelost. Ribozymen gebruiken hydrolyse om andere RNA-moleculen of zichzelf te splitsen, soms ook door twee gesplitste RNA-moleculen aan elkaar te koppelen of te verbinden in een proces dat splitsing wordt genoemd.
Studie van RNA-splitsing in het eencellige organisme Tetrahymena thermophila leidde tot de ontdekking van ribozymen in de vroege jaren tachtig. Thomas Cech, een professor aan de Universiteit van Colorado in de VS, ontdekte dat RNA in dit organisme zichzelf kon knippen en ligeren in afwezigheid van enig katalyserend eiwit. Cech en Yale University-professor Sidney Altman ontvingen de 1989 Nobelprijs voor chemie voor hun onderzoek naar ribozymen.
Naast splitsing katalyseren ribozymen de assemblage van aminozuren tot eiwitten tijdens het translatieproces. Vertaling vindt plaats wanneer genetische informatie in messenger RNA (mRNA) wordt gedecodeerd in een reeks aminozuren door de activiteit van ribosomen. Ribosomaal RNA (rRNA), een hoofdcomponent van ribosomen, kan daarom ook als een ribozym worden beschouwd.
Veel verschillende soorten ribozymen bestaan en zijn bestudeerd in hun natuurlijk voorkomende toestand. Twee hiervan, het haarspeldribozyme en het hamerkopribozyme, worden gevonden in satelliet-RNA's in plantenvirussen. Hammerhead-ribozymen zijn in het laboratorium gemodificeerd voor gebruik als RNA-splitsingsmiddelen.
Er wordt aangenomen dat gemodificeerde hamerhaai-ribozymen klinische toepassingen kunnen hebben bij gentherapie. Het vermogen om RNA te splitsen kan retrovirussen helpen bestrijden, omdat retrovirussen op een RNA-genoom vertrouwen voor duplicatie in de gastheercel. Onderzoekers hebben ook volledig synthetische ribozymen ontwikkeld voor soortgelijke medische toepassingen. Gemodificeerde hamerhaai-ribozymen en synthetische ribozymen worden specifiek onderzocht als therapeutische opties voor de behandeling van humaan immunodeficiëntievirus (HIV).