le ribozymes Ce sont des ARN (acide ribonucléique) à capacité catalytique, c'est-à-dire capables d'accélérer les réactions chimiques qui se produisent dans l'organisme. Certains ribozymes peuvent agir seuls, tandis que d'autres nécessitent la présence d'une protéine pour catalyser efficacement..
Les ribozymes découverts jusqu'à présent participent à des réactions de génération de molécules d'ARN de transfert et à des réactions de la épissage: transestérification impliquée dans l'élimination des introns des molécules d'ARN, qu'ils soient messagers, de transfert ou ribosomiques. En fonction de leur fonction, ils sont classés en cinq groupes.
La découverte des ribozymes a piqué l'intérêt de nombreux biologistes. Ces ARN catalytiques ont été proposés comme candidats potentiels pour les molécules susceptibles de donner naissance aux premières formes de vie..
De plus, comme de nombreux virus, ils utilisent l'ARN comme matériel génétique et nombre d'entre eux sont catalytiques. Par conséquent, les ribozymes offrent des opportunités pour la création de médicaments qui cherchent à attaquer ces catalyseurs..
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Pendant de nombreuses années, on a cru que les seules molécules capables de participer à la catalyse biologique étaient des protéines.
Les protéines sont constituées de vingt acides aminés - chacun avec des propriétés physiques et chimiques différentes - qui leur permettent de se regrouper en une grande variété de structures complexes, telles que des hélices alpha et des feuillets bêta..
En 1981, la découverte du premier ribozyme a eu lieu, mettant fin au paradigme selon lequel les seules molécules biologiques capables de catalyser sont les protéines..
Les structures des enzymes permettent de prendre un substrat et de le transformer en un certain produit. Les molécules d'ARN ont également cette capacité à plier et à catalyser les réactions..
En fait, la structure d'un ribozyme ressemble à celle d'une enzyme, avec toutes ses parties les plus proéminentes, telles que le site actif, le site de liaison du substrat et le site de liaison du cofacteur..
L'ARNse P a été l'un des premiers ribozymes à être découvert et se compose à la fois de protéines et d'ARN. Il participe à la génération de molécules d'ARN de transfert à partir de précurseurs plus gros..
Les ribozymes sont des molécules d'ARN catalytiques capables d'accélérer les réactions de transfert de groupe phosphoryle par des ordres de grandeur de 105 à 10Onze.
Dans des expériences en laboratoire, il a également été démontré qu'ils participent à d'autres réactions, telles que la transestérification du phosphate..
Il existe cinq classes ou types de ribozymes: trois d'entre eux participent à des réactions d'auto-modification, tandis que les deux autres (ribonucléase P et ARN ribosomal) utilisent un substrat différent dans la réaction catalytique. En d'autres termes, une molécule autre que l'ARN catalytique.
Ce type d'introns a été trouvé dans les gènes mitochondriaux de parasites, de champignons, de bactéries et même de virus (comme le bactériophage T4).
Par exemple, dans les protozoaires de l'espèce Tetrahymena thermofila, un intron est éliminé du précurseur de l'ARN ribosomal en une série d'étapes: tout d'abord, un nucléotide ou un nucléoside de guanosine réagit avec la liaison phosphodiester qui relie l'intron à l'exon - réaction de transestérification.
Ensuite, l'exon libre effectue la même réaction au niveau de la liaison exon-intron phosphodiester à la fin du groupe accepteur de l'intron.
Les introns du groupe II sont appelés «auto-épissage», car ces ARN sont capables de s'auto-épisser. Les introns de cette catégorie se trouvent dans les précurseurs de l'ARN mitochondrial de la lignée fongique..
Les groupes I et II et les ribonucléases P (voir ci-dessous) sont des ribozymes caractérisés en ce qu'ils sont de grandes molécules, qui peuvent atteindre plusieurs centaines de nucléotiques de longueur et former des structures complexes..
Les introns du groupe III sont appelés ARN «auto-coupants» et ont été identifiés dans des virus phytopathogènes..
Ces ARN ont la particularité de pouvoir se couper dans la réaction de maturation des ARN génomiques, à partir de précurseurs à nombreuses unités..
Dans ce groupe se trouve l'un des ribozymes les plus populaires et les plus étudiés: le ribozyme en tête de marteau. Cela se trouve dans les agents ribonucléiques infectieux des plantes, appelés viroïdes.
Ces agents nécessitent le processus d'auto-clivage pour se propager et produire de multiples copies de lui-même dans une chaîne d'ARN continue..
Les viroïdes doivent être séparés les uns des autres, et cette réaction est catalysée par la séquence d'ARN trouvée des deux côtés de la région de jonction. L'une de ces séquences est la «tête de marteau» et elle est nommée pour la similitude de sa structure secondaire avec cet instrument..
Le quatrième type de ribozyme est composé à la fois de molécules d'ARN et de protéines. Dans les ribonucléases, la structure de l'ARN est vitale pour mener à bien le processus catalytique.
Dans l'environnement cellulaire, la ribonucléase P agit de la même manière que les catalyseurs protéiques, coupant les précurseurs de l'ARN de transfert afin de générer une extrémité 5 'mature..
Ce complexe est capable de reconnaître des motifs dont les séquences n'ont pas changé au cours de l'évolution (ou ont très peu changé) des précurseurs de l'ARN de transfert. Pour lier le substrat au ribozyme, il n'utilise pas largement la complémentarité entre les bases..
Ils diffèrent du groupe précédent (ribozymes en tête de marteau) et des ARN similaires à celui-ci, par le produit final de la coupe: la ribonucléase produit une extrémité phosphate 5 '.
Des études sur la structure du ribosome des bactéries ont conduit à la conclusion qu'il possède également les propriétés d'un ribozyme. Le site en charge de la catalyse est situé dans la sous-unité 50S.
La découverte d'ARN aux capacités catalytiques a conduit à la génération d'hypothèses liées à l'origine de la vie et à son évolution à des stades naissants.
Cette molécule est à la base de l'hypothèse du «monde précoce de l'ARN». Plusieurs auteurs soutiennent l'hypothèse qu'il y a des milliards d'années, la vie a dû commencer avec une certaine molécule qui a la capacité de catalyser ses propres réactions.
Ainsi, les ribozymes semblent être des candidats potentiels pour ces molécules à l'origine des premières formes de vie..
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