Co to jest rybozym?

Rybozym jest cząsteczką kwasu rybonukleinowego (RNA), która ma zdolność działania jako katalizator w reakcji chemicznej. Termin rybozym jest skrótem od enzymu kwasu rybonukleinowego. Zanim w 1980 roku odkryto rybozymy, uważano, że tylko białka mogą działać jako enzymy i katalizować reakcje. Obecnie wiadomo, że rybozymy biorą również udział w wielu ważnych funkcjach wewnątrzkomórkowych i mogą mieć zastosowania terapeutyczne ze względu na ich zdolność do rozszczepiania RNA. Rybozymy można sztucznie syntetyzować, a także wytwarzać naturalnie.

Główną funkcją rybozymów jest rozdzielanie wiązań fosfodiestrowych docelowych cząsteczek RNA poprzez hydrolizę. Wiązania fosfodiestrowe są wiązaniami kowalencyjnymi, które łączą nukleotydy w RNA i DNA razem, tworząc kręgosłup cząsteczki. Hydroliza polega na dodaniu cząsteczki wody, która powoduje rozpuszczenie wiązań. Rybozymy wykorzystują hydrolizę do cięcia innych cząsteczek RNA lub samych siebie, czasami również ligując lub łącząc dwie podzielone cząsteczki RNA razem w procesie zwanym splicingiem.

Badanie składania RNA w jednokomórkowym organizmie Tetrahymena thermophila doprowadziło do odkrycia rybozymów na początku lat 80. Thomas Cech, profesor z University of Colorado w USA, odkrył, że RNA w tym organizmie może zarówno ciąć, jak i ligować się bez jakiegokolwiek katalizującego białka. Cech i profesor Yale Sidney Altman otrzymali nagrodę Nobla w dziedzinie chemii z 1989 r. Za badania nad rybozymami.

Oprócz splicingu rybozymy katalizują proces składania aminokwasów w białka podczas procesu translacji. Translacja zachodzi, gdy informacja genetyczna w informacyjnym RNA (mRNA) jest dekodowana do sekwencji aminokwasów poprzez aktywność rybosomów. Rybosomalny RNA (rRNA), główny składnik rybosomów, można zatem również uznać za rybozym.

Istnieje wiele różnych rodzajów rybozymów, które zostały zbadane w ich naturalnym stanie. Dwa z nich, rybozym o strukturze spinki do włosów i rybozym o kształcie młotka, znajdują się w satelitarnych RNA w wirusach roślinnych. Rybozymy Hammerhead zostały zmodyfikowane w laboratorium do stosowania jako środki rozszczepiające RNA.

Uważa się, że zmodyfikowane rybozymy młoteczkowe mogą mieć zastosowania kliniczne w terapii genowej. Zdolność do rozszczepiania RNA może pomóc w walce z retrowirusami, ponieważ retrowirusy polegają na genomie RNA do duplikacji w komórce gospodarza. Naukowcy opracowali również całkowicie syntetyczne rybozymy do podobnych zastosowań medycznych. Zmodyfikowane rybozymy młoteczkowe i syntetyczne rybozymy są badane szczególnie jako opcje terapeutyczne w leczeniu ludzkiego wirusa niedoboru odporności (HIV).