RIBOZIMAS: CARACTERÍSTICAS E TIPOS - BIOLOGIA - 2024

As ribozimas são RNA (ácido ribonucléico) com capacidade catalítica, é capaz de acelerar as reações químicas que ocorrem no corpo. Algumas ribozimas podem agir sozinhas, enquanto outras requerem a presença de uma proteína para catalisar com eficácia.

As ribozimas descobertas até agora participam de reações de geração de moléculas de RNA de transferência e de reações de splicing: a transesterificação que participa da remoção de íntrons de moléculas de RNA, sejam elas mensageiras, de transferência ou ribossômicas. Dependendo de sua função, eles são classificados em cinco grupos.

Fonte: Por Frédéric Dardel, do Wikimedia Commons

A descoberta de ribozimas despertou o interesse de muitos biólogos. Esses RNAs catalíticos têm sido propostos como candidatos potenciais para as moléculas que possivelmente deram origem às primeiras formas de vida.

Além disso, como muitos vírus, eles usam RNA como material genético e muitos deles são catalíticos. Portanto, as ribozimas oferecem oportunidades para a criação de drogas que visam atacar esses catalisadores.

Perspectiva histórica

Por muitos anos, acreditou-se que as únicas moléculas capazes de participar da catálise biológica eram as proteínas.

As proteínas são compostas por vinte aminoácidos - cada um com diferentes propriedades físicas e químicas - que permitem que elas se agrupem em uma ampla variedade de estruturas complexas, como hélices alfa e folhas beta.

Em 1981, ocorreu a descoberta da primeira ribozima, encerrando o paradigma de que as únicas moléculas biológicas capazes de catalisar são as proteínas.

As estruturas das enzimas permitem pegar um substrato e transformá-lo em um determinado produto. As moléculas de RNA também têm a capacidade de dobrar e catalisar reações.

Na verdade, a estrutura de uma ribozima se assemelha à de uma enzima, com todas as suas partes mais proeminentes, como o sítio ativo, o sítio de ligação do substrato e o sítio de ligação do cofator.

A RNAse P foi uma das primeiras ribozimas a serem descobertas e consiste em proteínas e RNA. Ele participa da geração de moléculas de RNA de transferência a partir de precursores maiores.

Características da catálise

As ribozimas são moléculas de RNA catalíticas capazes de acelerar as reações de transferência do grupo fosforil em ordens de magnitude de 10 ⁵ a 10 ¹¹.

Em experimentos de laboratório, eles também participaram de outras reações, como a transesterificação de fosfato.

Tipos de ribozimas

Existem cinco classes ou tipos de ribozimas: três delas participam de reações de automodificação, enquanto as duas restantes (ribonuclease P e RNA ribossômico) usam um substrato diferente na reação catalítica. Em outras palavras, uma molécula diferente de RNA catalítico.

Introns do grupo I

Este tipo de íntrons foi encontrado em genes mitocondriais de parasitas, fungos, bactérias e até vírus (como o bacteriófago T4).

Por exemplo, nos protozoários da espécie Tetrahymena thermofila, um íntron é removido do precursor de RNA ribossômico em uma série de etapas: primeiro, um nucleotídeo ou um nucleosídeo de guanosina reage com a ligação fosfodiéster que une o íntron com o exon - reação de transesterificação.

O exon livre então realiza a mesma reação na ligação fosfodiéster exon-íntron no final do grupo aceitador do intron.

Introns do grupo II

Os íntrons do grupo II são conhecidos como "self-splicing", uma vez que esses RNAs são capazes de self-splicing. Os íntrons nesta categoria são encontrados em precursores de RNA mitocondrial na linhagem fúngica.

Os grupos I e II e as ribonucleases P (ver abaixo) são ribozimas caracterizadas por serem moléculas grandes, que podem atingir várias centenas de nucleóticos de comprimento e formar estruturas complexas.

Introns do grupo III

Os íntrons do grupo III são chamados de RNA "auto-cortante" e foram identificados em vírus patogênicos de plantas.

Esses RNAs têm a particularidade de serem capazes de se cortar na reação de maturação de RNAs genômicos, a partir de precursores com várias unidades.

Nesse grupo está uma das ribozimas mais populares e estudadas: a ribozima cabeça de martelo. É encontrado em agentes infecciosos ribonucléicos de plantas, chamados viróides.

Esses agentes requerem o processo de autoclivagem para se propagar e produzir várias cópias de si mesmo em uma cadeia contínua de RNA.

Os viróides devem ser separados uns dos outros, e essa reação é catalisada pela sequência de RNA encontrada em ambos os lados da região de junção. Uma dessas sequências é a “cabeça de martelo” e tem esse nome devido à semelhança de sua estrutura secundária com este instrumento.

Ribonuclease P

O quarto tipo de ribozima é composto por moléculas de RNA e proteínas. Nas ribonucleases, a estrutura do RNA é vital para realizar o processo catalítico.

No ambiente celular, a ribonuclease P atua da mesma forma que os catalisadores de proteínas, cortando os precursores do RNA de transferência para gerar uma extremidade 5 'madura.

Este complexo é capaz de reconhecer motivos cujas sequências não mudaram no curso da evolução (ou mudaram muito pouco) dos precursores do RNA de transferência. Para ligar o substrato com a ribozima, não faz uso extensivo da complementaridade entre as bases.

Eles diferem do grupo anterior (ribozimas cabeça de martelo) e RNAs semelhantes a este, pelo produto final do corte: a ribonuclease produz uma extremidade 5 'de fosfato.

Ribossomo bacteriano

Estudos sobre a estrutura do ribossomo das bactérias levaram à conclusão de que ele também possui propriedades de uma ribozima. O local responsável pela catálise está localizado na subunidade 50S.

Implicações evolutivas das ribozimas

A descoberta de RNAs com capacidades catalíticas tem levado à geração de hipóteses relacionadas à origem da vida e sua evolução em estágios incipientes.

Essa molécula é a base para a hipótese do "mundo primitivo do RNA". Vários autores sustentam a hipótese de que, bilhões de anos atrás, a vida deve ter começado com uma determinada molécula que tem a capacidade de catalisar suas próprias reações.

Assim, as ribozimas parecem ser potenciais candidatas a essas moléculas que deram origem às primeiras formas de vida.

Referências

1. Devlin, TM (2004). Bioquímica: livro-texto com aplicações clínicas. Eu inverti.
2. Müller, S., Appel, B., Balke, D., Hieronymus, R., & Nübel, C. (2016). Trinta e cinco anos de pesquisa em ribozimas e catálise de ácido nucléico: onde estamos hoje? F1000Research, 5, F1000 Corpo Docente Rev-1511.
3. Strobel, SA (2002). Ribozima / RNA catalítico. Encyclopedia of Molecular Biology.
4. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). Fundamentals of Biochemistry. Panamerican Medical Ed.
5. Walter, NG e Engelke, DR (2002). Ribozimas: RNAs catalíticos que cortam coisas, fazem coisas e fazem trabalhos bizarros e úteis. Biologist (Londres, Inglaterra), 49 (5), 199.
6. Watson, JD (2006). Biologia molecular do gene. Panamerican Medical Ed.