پروژه اکتشاف منشا حیات

شناخت ریبوزیم

نقش اصلی بیشتر پروتئین ها در سلول، کاتالیز فعالیت های شیمیایی است که برای ادامه حیات سلول ضروری است. این پروتئین ها به نام آنزیم شناخته می شوند. تا همین اواخر تصور می شد که پروتئین ها تنها مولکول های زیستی قادر به کاتالیز هستند. در نهایت در اواخر دهه 1980، گروهی از محققین به رهبری سیدنی آلتمن و به صورت مستقل توماس سچ کشف کردند که RNA ها هم می توانند در فعالیت های شیمیایی نقش کاتالیزو را ایفا کنند. این نوع از RNA های کاتالیزور با عنوان ریبوزیم شناخته می شوند و این کشف جازه نوبل شیمی را برای آلتمن و سچ در سال 1989 به ارمغان آورد.

ریبوزیم معرفی شده توسط گروه سچ، با نام ریبوزیم تتراهیمنا(Tetrahymena) شناخته می شود که تصویر آن را سمت راست می بینید. کار این ریبوزیم قطع کردن رشته های بلند RNA به قطعات کوچکتر است.

فرضیه جهان RNA

کشف ریبوزیم ها پشتوانه ای برای فرضیه ای شده که با عنوان فرضیه جهان RNA شناخت می شود. این فرضیه می گوید که احتمالا اشکال اولیه حیات تنها از RNA برای نگهداری اطلاعات ژنتیکی و کاتالیز فعالیت های شیمیایی استفاده می کرده اند. این فرضیه مستقلا توسط کارل ووئز، فرانسیس کریک و لیزلی اُرگال در ده 1960 – دو دهه قبل از کشف ریبوزیم- بلافاصله بعد از اینکه ساختار دوتایی مارپیچی DNA مشخص شد، مطرح گردید. بنابر فرضیه جهان RNA، حیات در ادامه مسیر تکاملی خودش به علت عدم پایداری نسبی RNAها و خواص ضعیف کاتالیزوری آن به جای استفاده از RNA به مرور سمت استفاده از DNA و پروتئین رفته و ریبوزیم بیشتر و بیشتر از رده خارج شده است.

ریبوزم یک ماشین مولکولی بزرگ است که کار سنتز پروتئین ها را بر عهده دارد و در گروه ریبوزیم ها قرار می گیرد. موس را بر روی تصویر پایین حرکت دهید تا تفاوت ساختار ریبوزوم با پروتئین و بدون پروتئین را مشاهده کنید. پروتئین به رنگ سبز و RNA به رنگ آبی و سفید نمایش داده شده است.

شاید قویترین شاهد برای فرضیه جهان RNA این حقیقت باشد که مولکول ریبوزم که یک مولکول پیچیده و بزرگ است و وظیفه سرهم بندی کردن پروتئین ها را بر عهده دارد و به عنوان یک ریبوزیم شناخته می شود. همچنین ریبوزوم دارای اجزاء پروتئینی و RNA است. آنالیز ساختاری و شیمیایی نشان می دهد که مکانیسم اصلی ترجمه (فرایند در کنارهم قرار دادن زنجیره پپتیدها بر اساس توالی RNA) به جای پروتئین توسط RNA کاتالیز می شود. این موضوع نشان می دهد که اشکال اولیه حیات برای انجام فعالیت های شیمیایی قبل از استفاده از پروتئین ها از RNA به این منظور استفاده می کرده اند.

تفاوت اصلی دیگر بین RNA و DNA این است که عموما DNA در شکل دو رشته به هم تابیده در سلول وجود دارد، در حالی که RNA معمولا به شکل یک رشته تکی دیده می شود (شکل بالا). عدم وجود یک جفت رشته به RNA اجازه می دهد که به ساختارهای پیچیده ای سه بعدی به اطراف خود پیچ و تاب بخورد. پیچ و تاب خوردن RNA به واسطه همان تعامل باز-باز ی رخ می دهد که در DNA هم دیده می شود، با این تفاوت که در مورد RNA پیوند ها به واسطه یک رشته شکل می گیرید درصورتی که در مورد DNA این پیوند ها به واسطه دو رشته به وجود می آید.

بعدی : بررسی نقش ریبوزیم در پروتوسل RNA
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نقش RNA در سلول های پیشرفته این لینک را ببینید

لینک به اطلاعات بیشتر\\منابع ویدئوها و تصاویر\\درباره پروژه اکتشاف منشا حیات