リボザイムは触媒能を有するRNA（リボ核酸）であり、それが体内で起こる化学反応を促進することが可能です。リボザイムの中には単独で作用するものもあれば、効果的に触媒するためにタンパク質の存在を必要とするものもあります。
これまでに発見されたリボザイムは、トランスファーRNA分子の生成反応およびスプライシング反応に関与しています。それらの機能に応じて、5つのグループに分類されます。
出典：Wikimedia CommonsのFrédéricDardel著
リボザイムの発見は多くの生物学者の興味をそそりました。これらの触媒RNAは、おそらく最初の生命体を生み出した分子の潜在的な候補として提案されてきました。
さらに、多くのウイルスと同様に、それらは遺伝物質としてRNAを使用し、それらの多くは触媒的です。したがって、リボザイムは、これらの触媒を攻撃しようとする薬物を作成する機会を提供します。
歴史的展望
長年にわたり、生物学的触媒作用に関与できる唯一の分子はタンパク質であると考えられていた。
タンパク質は、物理的および化学的性質がそれぞれ異なる20個のアミノ酸で構成されており、アルファヘリックスやベータシートなどのさまざまな複雑な構造にグループ化できます。
1981年、最初のリボザイムが発見され、触媒作用を発揮できる唯一の生体分子がタンパク質であるというパラダイムが終了しました。
酵素の構造は、基質を取り、それを特定の産物に変換することを可能にします。RNA分子はまた、反応を折りたたみ、触媒するこの能力を持っています。
実際、リボザイムの構造は酵素の構造に似ており、活性部位、基質結合部位、補因子結合部位など、最も顕著な部分がすべてあります。
RNAse Pは、発見された最初のリボザイムの1つであり、タンパク質とRNAの両方で構成されています。より大きな前駆体から始まる転移RNA分子の生成に関与します。
触媒の特徴
リボザイムは、10 5から10 11の桁でホスホリル基転移反応を加速できる触媒性RNA分子です。
実験室実験では、リン酸エステル交換などの他の反応にも関与することが示されています。
リボザイムの種類
リボザイムには5つのクラスまたはタイプがあります。これらのうち3つは自己修飾反応に参加し、残りの2つ（リボヌクレアーゼPおよびリボソームRNA）は触媒反応で異なる基質を使用します。つまり、触媒RNA以外の分子。
グループIのイントロン
このタイプのイントロンは、寄生虫、真菌、細菌、さらにはウイルス（バクテリオファージT4など）のミトコンドリア遺伝子に含まれています。
たとえば、Tetrahymena thermofila種の原生動物では、一連のステップでイントロンがリボソームRNA前駆体から除去されます。最初に、ヌクレオチドまたはグアノシンヌクレオシドが、イントロンをエクソンと結合するホスホジエステル結合と反応します-反応エステル交換。
次に、遊離エクソンは、イントロンのアクセプター基の末端にあるエクソン-イントロンホスホジエステル結合で同じ反応を実行します。
グループIIイントロン
これらのRNAは自己スプライシングが可能なため、グループIIイントロンは「自己スプライシング」として知られています。このカテゴリのイントロンは、真菌系統のミトコンドリアRNA前駆体に含まれています。
グループIとII、およびPリボヌクレアーゼ（以下を参照）は、長さが数百までの核形成に到達し、複雑な構造を形成できる大きな分子であることを特徴とするリボザイムです。
グループIIIイントロン
グループIIIイントロンは「自己切断」RNAと呼ばれ、植物病原性ウイルスで識別されています。
これらのRNAは、多くのユニットを持つ前駆体から始めて、ゲノムRNAの成熟反応で自分自身を切断できるという特異性を持っています。
このグループで最も人気があり、研究されているリボザイムの1つは、ハンマーヘッドリボザイムです。これはウイロイドと呼ばれる植物のリボ核感染性病原体に見られます。
これらの薬剤は、連続したRNA鎖で自身の複数のコピーを増殖および生成するために、自己切断プロセスを必要とします。
ウイロイドは互いに分離する必要があり、この反応は接合領域の両側にあるRNA配列によって触媒されます。これらのシーケンスの1つは「ハンマーヘッド」であり、この楽器との二次構造の類似性にちなんで名付けられました。
リボヌクレアーゼP
4番目のタイプのリボザイムは、RNA分子とタンパク質分子の両方で構成されています。リボヌクレアーゼでは、RNAの構造は触媒過程を実行するために不可欠です。
細胞環境では、リボヌクレアーゼPはタンパク質触媒と同じように作用し、トランスファーRNAの前駆体を切断して成熟した5 '末端を生成します。
この複合体は、トランスファーRNAの前駆体の進化の過程でその配列が変更されていない（またはほとんど変更されていない）モチーフを認識することができます。リボザイムで基質を結合するために、それは塩基間の相補性を広範囲に利用しません。
これらは、前のグループ（ハンマーヘッドリボザイム）やこのグループに似たRNAとは、カットの最終生成物が異なります。リボヌクレアーゼは5 'リン酸末端を生成します。
細菌リボソーム
細菌のリボソームの構造の研究は、それがリボザイムの特性も持っているという結論に至りました。触媒を担当するサイトは50Sサブユニットにあります。
リボザイムの進化的含意
触媒能力を持つRNAの発見は、生命の起源とその初期段階での進化に関連する仮説の生成につながっています。
この分子は、「RNAの初期の世界」仮説の基礎です。何十億年も前に、生命はそれ自身の反応を触媒する能力を持つ特定の分子から始まったに違いないという仮説を支持する著者もいます。
したがって、リボザイムは、生命の最初の形態を生み出したこれらの分子の潜在的な候補であると思われます。
参考文献
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