Un ribozyme est un acide nucléique ribo- zyme ou l'ARN en enzyme qui catalyse une réaction chimique. Le ribozyme catalyse des réactions spécifiques d'une manière similaire à celle des enzymes protéiques.
Aussi appelé ARN catalytique, des ribozymes se trouvent dans le ribosome où ils rejoignent les acides aminés pour former des chaînes de protéines. Ribozymes jouent également un rôle dans d'autres réactions vitales telles qu’épissage de l'ARN, ARN de transfert de la biosynthèse et la réplication virale.
Le premier ribozyme a été découvert dans les années 1980 et a conduit les chercheurs à démontrer que les fonctions à la fois d'ARN en tant que matériau génétique et un catalyseur biologique. Cela a contribué à l'hypothèse dans le monde entier que l'ARN peut avoir joué un rôle crucial dans l'évolution des systèmes d'auto-réplication.
Beaucoup de ribozymes naturels soit aider l'hydrolyse de leurs propres liaisons phosphodiester ou provoquer l'hydrolyse des liaisons dans d'autres ARN. Elles catalysent également l'activité aminotransférase du ribosome.
Les chercheurs ont développé des ribozymes synthétiques en laboratoire qui sont capables de catalyser leur propre synthèse dans des conditions spécifiques. Un exemple est le ribozyme d'ARN polymérase. En utilisant la mutagenèse et la sélection, les scientifiques ont réussi à développer et à améliorer les variantes de la 18-ronde polymérase ribozyme à partir de 2001. La meilleure variante à ce jour est appelé B6.61, ce qui peut ajouter jusqu'à 20 nucléotides à un modèle amorce sur une période de 24 heures. Après 24 heures, l'hydrolyse de ses liaisons phosphodiester provoque le ribozyme à se décomposer.
Les ribozymes peuvent également jouer un rôle important dans des domaines thérapeutiques, agissant en tant que molécules capables d'adapter des séquences d'ARN spécifiques, agissant en tant que biocapteurs et de fournir un outil utile dans les applications telles que la recherche génétique et la génomique fonctionnelle.
Découverte du ribozyme
Les ribozymes sont des molécules d'ARN catalytiques intervenant dans la synthèse des protéines. La plupart des catalyseurs biologiques sont des enzymes et jusqu'à il ya environ quatre décennies, les experts croyaient que seuls les enzymes pourraient servir de catalyseurs dans les cellules.
En 1967, Carl Woese, Francis Crick, et Leslie Orgel proposé que l'ARN pourrait en fait effectuer des fonctions catalytiques. Ils ont fondé leur suggestion sur la constatation que l'ARN pourrait former des structures secondaires. Dans les années 1980, les groupes de Thomas Cech et Sidney Altman recherche ont montré que certains catalyseurs sont en effet fait de l'ARN.
Thomas Cech et Sidney Altman ont remporté le prix Nobel de chimie en 1989 pour établir les propriétés catalytiques de l'ARN et en 1982, Kelly Kruger et ses collègues ont introduit le ribozyme terme dans un article publié dans la revue Cell.
Cech a démontré que un intron dans l'ARNr de protozoaires qui devaient être enlevés avant l'ARNr pourrait fonctionner, pourrait se exciser à partir d'ARN précurseur et effectuer une réaction autocatalytique de re-fuse les deux extrémités. Altman a démontré que l'ARN à partir d'un complexe d'ARN appelée P clive ribonucléase un ARNt précurseur, qui donne lieu à mûrir ARNt.
Beaucoup de scientifiques croient maintenant qu’à un certain point dans l'évolution, les premières formes de vie invoqués ARN pour catalyser des réactions chimiques et stocker l'information génétique. Cette période est parfois appelé le "monde de l'ARN." Selon l'hypothèse ARN mondiale, les formes de vie ont évolué plus tard à compter sur des protéines et de l'ADN, car en comparaison, l'ARN était moins stable et avait des capacités catalytiques plus faibles.
La meilleure preuve à l'appui de l'hypothèse RNA World est que le ribosome, qui est responsable de la construction de protéines, est en fait un ribozyme. L'analyse a montré que, bien que le ribosome se compose de protéines, un mécanisme clé de traduction est catalysé par l'ARN et une protéine non. Cela confirme la théorie selon laquelle les formes de vie antérieures auraient compté sur l'ARN pour des réactions chimiques et le stockage de l'information génétique.
En plus de fournir une meilleure compréhension de l'évolution, la découverte que l'ARN peut agir en tant que biocatalyseur est susceptible de fournir un outil utile pour le génie génétique, en offrant la possibilité de concevoir des mécanismes de défense contre les infections dangereuses. Ribozymes spécifiquement conçus pourraient être utilisées pour tondre gènes et de détruire les molécules d'ARN qui donnent lieu à des effets nocifs sur certains organismes. En coupant et en détruisant l'ARN du virus, par exemple, un organisme peut obtenir une protection contre les infections virales. Gene cisaillement pourrait également être utilisé pour traiter le rhume humain ou pour créer des plantes qui sont résistantes à des virus. Une application plus difficile serait l'utilisation de cisailles de gènes pour corriger des troubles génétiques. Cela nécessiterait probablement la synthèse de nouvelles enzymes d'ARN et une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents de la capacité catalytique de l'ARN.
