Ақпарат

Барлық ферменттер белоктар ма?

Барлық ферменттер белоктар ма?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Сондықтан менің білім беру және ғылыми мансабымда маған барлық ферменттер ақуыздар екенін үйретті. Бұл ферменттердің денатурациясын және қатпарлануын/пішінін және т.б. қарастырғанда мағынасы бар. Дегенмен, жақында маған биология профессоры шын мәнінде барлық ферменттер белок емес екенін айтты және ол РНҚ әлемі гипотезасы мен рРНҚ-ға сілтеме жасады.

Біреу рРНҚ (немесе соған ұқсас) қалай дәл фермент ретінде қарастырылуы мүмкін (немесе болмауы) және барлық ферменттер белоктар болып табылады ма, жоқ па, соны түсіндіре алады ма?

Рақмет сізге!


Жауапкершіліктен бас тарту

Мен бұл сұрақты жабуға дауыс бердім, өйткені плакатқа сиқырлы «рибозима» сөзін беру арқылы оның тақырыптағы сұрақтың жауабы «Жоқ» екенін оңай тексере алатыны мені таң қалдырды. Дегенмен, бұл сұраққа мен дұрыс емес немесе жаңылыстыратын жауаптар алғандықтан, мен жазбаны түзу ету үшін өз жауабымды ұсынамын.

Тарих және терминология

Мен Википедиядағы жазбаларды міндетті түрде беделді деп санамас едім, бірақ ғылыми күндер аса даулы емес, сондықтан мен оқырманды келесілер үшін Фермент пен ақуыз туралы жазбаларға сілтеймін:

  • 1833 жылы ашылған алғашқы фермент диастаза болды, дегенмен Пастердің тірі заттардан тыс метаболикалық белсенділік идеясына қарсылығы мұны мойындауды кейінге қалдырды. Сөз фермент 1877 жылы грек тілінен аударғанда «ашытқыда» дегенді білдіреді. Ашыту ферменттерінің каталитикалық белсенділігі 19-шы ғасырдың аяғы мен 20-шы ғасырдың басында қарқынды түрде зерттеліп, 1907 жылы химия бойынша Бюхнердің Нобель сыйлығымен аяқталды.
  • Белоктар 18 ғасырда танылып, 1838 жылы Берцелиус атағанымен, олардың полипептидтер ретіндегі химиясы 1902 жылға дейін анықталмады, ал Сумнер уреазаның ақуыз екенін 1926 жылға дейін анықтады.

Демек, фермент сөзі және оның қызметі туралы түсінік көптеген ферменттердің ақуыздар ретіндегі химиялық табиғаты анықталғанға дейін енгізілген, сондықтан постер дұрыс емес оның ішінде ферменттің анықтамасында белок. Ақуыз емес, РНҚ болып табылатын ферменттердің кейінірек ашылуы туралы айту да дұрыс, бірақ соңғысы жарты ғасырдан астам уақыт бойы қалыптасқан жалпы нанымды шатастырды. Шынында да, РНҚ ферменттері арнайы белгілеумен аталады - рибозимдер - тұқымдастардың көпшілігі сияқты Cygnus аққулар деп аталады, бірақ Cygnus atratus әдетте деп аталады қара аққулар.

РНҚ ферменттері (рибозимдер)

РНҚ ферментінің тамаша мысалы табиғи түрде болатын фермент болар еді ақуыз болмаған кезде белсенді және көрсетті белгілі субстратқа қарсы каталитикалық белсенділік. 2002 жылы бұл тақырыпты Сидни Альтманмен бірге 1962 жылы бірінші рибозимды ашқаны үшін химия бойынша Нобель сыйлығын алған Томас Чех қарастырған кезде мұндай табиғи мысалдар болған жоқ.

  • Чех ашқан каталитикалық РНҚ типі – өздігінен қосылатын интрондар Тетрагимена ақуыздан толығымен бос, бірақ оларды қамтитын пре-мРНҚ-ға әсер етеді.
  • Альтман ашқан рибонуклеаза-Р мысалында келтірілген каталитикалық РНҚ-ның тағы бір түрі өзінен ерекше субстратқа - прекурсор тРНҚ-ға қарсы белсенді, құрамында РНҚ сияқты ақуыз бар. Алайда, егер ақуыз RNase-P-ден тиісті жағдайларда жойылса, РНҚ компоненті каталитикалық белсенділікті сақтайды.

Осы шектеулерге қарамастан - және катализдейтін жалғыз реакциялар РНҚ-ның ыдырауы және байлануы болып табылады - егер мен постер өз сұрағына жауап берген профессор болсам, мен оларды РНҚ ферменттерінің айқын мысалдары ретінде келтірер едім. Рибосомалық РНҚ каталитикалық белсенділікке ие болуы мүмкін, бірақ төменде түсіндіргендей анық емес.

«РНҚ әлемі» және басқа реакция түрлерінің РНҚ катализі

Ашудың нәтижелерінің бірі каталитикалық РНҚ 60-жылдардың басында болды, ол биохимиялық процестердің ерте эволюциясының кейбір мәселелерін - әсіресе ақуыз мен нуклеин қышқылының өзара тәуелділігін шешетін идеяға ет берді. Бұл «РНҚ әлемі» болды, онда РНҚ генетикалық материал (ДНҚ пайда болғанға дейін) және биохимиялық реакцияларды, соның ішінде ақуыз синтезін орындауға арналған ферменттер ретінде қызмет етті. Алайда, қазіргі заманғы РНҚ ферменттері катализдейтін жалғыз реакциялар РНҚ-ның ыдырауы немесе байланыстырылуы болды.

Басқа каталитикалық реакцияларды белоктар пайда болған кезде қабылдаған деп дауласуға болады, өйткені олар тиімдірек және т. Бұл бағыттағы бір қадам олигорибонуклеотидтерді (аптамерлерді) белгілі бір шағын молекулаларды байланыстыру қабілетіне қарай жасанды түрде таңдау болды. Сондай-ақ кішкентай синтетикалық РНҚ фе үшін AMP-белсендірілген тРНҚ аминоацилденуін катализдейтіні туралы есептер бар.

рРНҚ-ның пептидилтрансфераза белсенділігі

Жоғарыда жазғандарымның контекстінде рРНҚ-ның ықтимал каталитикалық белсенділігін қарау керек.

  • Қатысқан реакция пептидилтрансфераза реакциясы (төменде). РНҚ гидролизінен және байлаудан басқа РНҚ катализдік реакциялардың басқа мысалдары жоқ
  • «РНҚ әлемі» гипотезасының салдары (яғни емес жалпы қабылданған) сондықтан - мен оны жеке өзім қолдаймын (және ол туралы студенттерге рибосомаларға қатысты дәріс оқыдым) - бұл адамның ғылыми пайымдауын бұзбау үшін өте сақ болу керек.

Үлкен рибосомалық РНҚ-ның (23S рРНҚ) пептидилтрансфераза (ПТ) белсенділігінің дәлелі E.coli, 28S рРНҚ в H.sapiens) келесідей:

  • Белгілі бір рибосомалық ақуыздарды PT белсенділігімен байланыстырудың қайталанатын әрекеттері сәтсіз аяқталды және көптеген жеке рибосомалық ақуыздар жойылуы мүмкін. E.coli рибосомалар ПТ белсенділігін жоймай
  • PT реакциясының субстраттарының жақындық белгілері ақуызға қарағанда РНҚ-ны белгілеуге бейім болды.
  • ПТ орталығы 23S рРНҚ-ның үш өлшемді құрылымында реакция аралық өнімінің аналогымен кристалдану арқылы орналасты. Оның маңында белоктар жоқ.

Бұл рибосоманың PT белсенділігі 23S рРНҚ-да жатқанын қатты дәлелдейді, бірақ оны қатаң дәлел ретінде қарастыруға болмайды. Бірде-бір протеинсіз РНҚ немесе оның фрагменті бұл үшін қолдануға болатын шағын субстрат аналогтары арасындағы PT-реакцияны катализдей алатыны таңқаларлық емес.

Мен өзім рибосоманың рибозима екеніне сенемін - бұл өте аз болса да - бірақ мен рибосоманы рибосоманың мысалы ретінде ешқашан ұсынбас едім, егер әлдеқайда жақсылары бар болса.


1980 жылдардың аяғына дейін барлық ферменттер* белоктар деп есептелді және олар көбінесе белок катализаторлары ретінде анықталды, көбінесе оқулықтарда ғылымның тамаша көрінісі емес. Сол кезде белгілі әрбір макромолекулярлық биологиялық катализатор ақуыз болды, сондықтан олар барлық макромолекулярлық катализаторларды ақуыздар деп ойлады. Бірақ рибозимдердің (катализатор ретінде әрекет ететін РНҚ жіптері) ашылуы мұны өзгертті. Ең танымал ферменттердің бірі рибосомалардың функционалдық құрамдас бөліктері белоктан емес, РНҚ-дан тұратынын ашу да фактор болды.

NOW ферменттері әдетте макромолекулярлық биологиялық катализаторлар ретінде анықталады және рибозимдерді қамтиды. Бірақ ескі еңбектер немесе ескірген оқулықтар әлі де ферменттерге тек ақуыздар ретінде сілтеме жасайды, бірақ жаңа жұмыстарда олай емес. Бастапқыда маған бірдей нәрсе үйретілді, және ол колледжде бірнеше жыл бойы сақталды. Мұның бір бөлігі білім берудегі әрбір келесі қадам ғылыми білімде артта қалуға және/немесе жеңілдетуге бейім. Оқулық өндірушілері нашар фразалар немесе ескірген анықтамалармен тым алаңдамайды және оларды ғалымдар сирек жазады.

*өзінің объект түрінде, бастапқыда және ұзақ уақыт бойы фермент жауапты агент емес, процеске сілтеме жасады, себебі агент белгісіз болды.


Бұл «ферментті» қалай анықтайтыныңызға байланысты. Уикисөздікте фермент дегеніміз:

Биологиялық химиялық реакцияны катализдейтін глобулярлы ақуыз.

Википедия былай дейді:

Ферменттер макромолекулалық биологиялық катализаторлар.

Сонымен, бірінші анықтама ақуыздардан басқа кез келген нәрсені жоққа шығарады, ал екіншісі реакцияларды катализдейтін басқа үлкен биологиялық молекулаларға мүмкіндік береді.

Маңызды негізгі мағына - бұл реакцияны катализдейтін биомолекула және тек ақуыздармен шектелу біршама ерікті. Ондаған жылдар бойы ферменттер (биокатализаторлар) белоктар деп күтілді, өйткені ашылғандардың барлығы шын мәнінде белоктар болды. Демек, ескі анықтама анықтаманың бөлігі ретінде «белокты» қамтиды.

Кейбір РНҚ молекулаларының да ферментативті әрекеті бар екені анықталғаннан кейін (жаңалық 1989 жылы Нобель сыйлығының лауреаты атанды), көбі РНҚ-ның ферментативті әрекеті маңызды болғандықтан, «фермент» үшін кеңейтілген анықтаманы қолданды. РНҚ катализаторларына арнайы сілтеме жасалса, әдетте «рибозим» термині қолданылады.

Қазір бірнеше рибозимдер ашылды. Маңызды және белгілісі рибосоманың өзегін құрайтын және мРНҚ-ны ақуызға трансляциялау үшін қажетті каталитикалық орындарды қамтамасыз ететін рРНҚ болып табылады. Тағы бір рибозима - Рибонуклеаза P. I топ каталитикалық интрондары - жетілген мРНҚ түзілуі үшін геннің РНҚ транскриптінен бөлініп шығуға бағытталған рибозима ретінде әрекет ететін интронның бір түрі.