Vad är ett ribozym?

Ett ribozym är en molekyl av ribonukleinsyra (RNA) som har förmågan att fungera som en katalysator i en kemisk reaktion. Termen ribozym är en förkortning av ribonukleinsyraenzym. Innan ribozzymer upptäcktes på 1980-talet, trodde man att endast proteiner kunde fungera som enzymer och katalysera reaktioner. Det är nu känt att ribozymer också deltar i många viktiga intracellulära funktioner och kan ha terapeutiska tillämpningar på grund av deras förmåga att klyva RNA. Ribozymer kan syntetiseras artificiellt och naturligt produceras.

Huvudfunktionen för ribozymer är att dela upp fosfodiesterbindningarna i mål-RNA-molekyler genom hydrolys. Fosfodiesterbindningar är kovalenta bindningar som binder nukleotider i RNA och DNA tillsammans och bildar ryggraden i molekylen. Hydrolys innefattar tillsats av en vattenmolekyl, som har effekten att upplösa bindningarna. Ribozymer använder hydrolys för att klyva andra RNA-molekyler eller sig själva, ibland även ligerande eller koppling av två delade RNA-molekyler tillsammans i en process som kallas skarvning.

Studie av RNA-skarvning i den encelliga organismen Tetrahymena thermophila ledde till upptäckten av ribozym i början av 1980-talet. Thomas Cech, professor vid University of Colorado i USA, fann att RNA i denna organisme både kunde skära och ligera sig i frånvaro av något katalyserande protein. Cech och Yale University professor Sidney Altman fick 1989 Nobelpriset i kemi för sin forskning på ribozym.

Förutom skarvning katalyserar ribozymer sammansättningen av aminosyror till proteiner under processen för translation. Översättning sker när genetisk information i messenger RNA (mRNA) avkodas till en sekvens av aminosyror genom aktiviteten hos ribosomer. Ribosomalt RNA (rRNA), en huvudkomponent i ribosomer, kan därför också betraktas som ett ribozym.

Många olika typer av ribozymer finns och har studerats i deras naturligt förekommande tillstånd. Två av dessa, hårnålens ribozym och hammerhuvudets ribozym, finns i satellit-RNA i växtvirus. Hammerhead-ribozym har modifierats i laboratoriet för användning som RNA-klyvningsmedel.

Det antas att modifierade hammerhead-ribozym kan ha kliniska tillämpningar i genterapi. Förmågan att klyva RNA kan hjälpa till att bekämpa retrovirus, eftersom retrovirus förlitar sig på ett RNA-genom för duplikering i värdcellen. Forskare har också utvecklat helt syntetiska ribozymer för liknande medicinska tillämpningar. Modifierade hammerhead ribozymes och synthetic ribozymes undersöks specifikt som terapeutiska alternativ för behandling av humant immunbristvirus (HIV).