Hva er et ribozym?

Et ribozym er et molekyl av ribonukleinsyre (RNA) som har evnen til å fungere som en katalysator i en kjemisk reaksjon. Begrepet ribozym er en forkortelse av ribonukleinsyreenzym. Før ribozymes ble oppdaget på 1980-tallet, trodde man at bare proteiner kunne fungere som enzymer og katalysere reaksjoner. Det er nå kjent at ribozymer også deltar i mange viktige intracellulære funksjoner og kan ha terapeutiske anvendelser på grunn av deres evne til å spalte RNA. Ribozymes kan syntetiseres kunstig så vel som naturlig produseres.

Hovedfunksjonen til ribozymer er å splitte fosfodiesterbindingene til mål-RNA-molekyler gjennom hydrolyse. Fosfodiesterbindinger er kovalente bindinger som knytter nukleotider i RNA og DNA sammen, og danner ryggraden i molekylet. Hydrolyse innebærer tilsetning av et vannmolekyl, som har effekten av å løse opp bindingene. Ribozymes bruker hydrolyse for å spalte andre RNA-molekyler eller seg selv, noen ganger også ligere eller koble sammen to delte RNA-molekyler sammen i en prosess som kalles spleising.

Studie av RNA-skjøting i den encellede organismen Tetrahymena thermophila førte til oppdagelsen av ribozymes på begynnelsen av 1980-tallet. Thomas Cech, professor ved University of Colorado i USA, fant ut at RNA i denne organismen både kunne kutte og ligere seg selv i fravær av noe katalyserende protein. Cech og Yale University-professor Sidney Altman ble tildelt Nobelprisen i kjemi fra 1989 for sin forskning på ribozymes.

I tillegg til skjøting, katalyserer ribozymes sammensetningen av aminosyrer til proteiner under prosessen med translasjon. Oversettelse skjer når genetisk informasjon i messenger RNA (mRNA) blir avkodet til en sekvens av aminosyrer gjennom aktiviteten til ribosomer. Ribosomalt RNA (rRNA), en hovedkomponent i ribosomer, kan derfor også betraktes som et ribozym.

Mange forskjellige typer ribozymes eksisterer og har blitt studert i deres naturlig forekommende tilstand. To av disse, hårnålen ribozym og hammerhodet ribozym, finnes i satellitt-RNA i plantevirus. Hammerhead ribozymes er blitt modifisert i laboratoriet for bruk som RNA-spaltningsmidler.

Det antas at modifiserte hammerhead ribozymes kan ha kliniske anvendelser i genterapi. Evnen til å spalte RNA kan bidra til å bekjempe retrovirus, siden retrovirus er avhengige av et RNA-genom for duplisering i vertscellen. Forskere har også utviklet fullstendig syntetiske ribozymer for lignende medisinske anvendelser. Modifiserte hammerhead ribozymes og synthetic ribozymes blir forsket spesielt som terapeutiske alternativer for behandling av humant immunsviktvirus (HIV).