Lasribozimas sonARN con actividadcatalítica. El término "ribozima" es una contracción de las palabras "ácidoribonucleico" y "enzima". Los sustratos de las ribozimas son con frecuencia ARN. La actividad de las ribozimas combinatransesterificación ehidrólisis de unenlace fosfodiéster. Muchas ribozimas naturales catalizan la hidrólisis de uno de sus propios enlaces fosfodiéster (ribozimas autocatalíticas) o de enlaces de otros ARN. Se han descrito ribozimas en todos losorganismos celulares y en losvirus de ARN.
En 1982,Thomas Cech ySidney Altman describieron por primera vez, de manera independiente, la existencia de moléculas de ARN con capacidad catalítica, lo que echó por tierra el dogma de que todas las enzimas eran proteínas.
Por un lado, en laUniversidad de Colorado,Thomas Cech y sus colaboradores observaron, mientras estudiaban el procesamiento del ARN en el protozoociliadoTetrahymena thermophila, que elcorte y empalme de unintrón del precursor delácido ribonucleico ribosómico (pre-ARNr) era autocatalítico, es decir, el ARN se escindía por sí mismo, sin intervención de un catalizador proteico.[1]
En la misma época, en laUniversidad de Yale,Sidney Altman y sus colaboradores estudiaban las propiedades de laribonucleasa P, una enzima que se encuentra en todos los organismos y es responsable de la maduración delARN de transferencia (ARNt).[2] Esta enzima, que escinde los precursores de los ARNt y libera los ARNt maduros, está formada por unasubunidad proteica y una cadena de ARN. Altman y sus colegas observaron que al separar estos componentes, la subunidad de ARN podía catalizar la hidrólisis del ARNt precursor en ausencia de la subunidad proteica.[3]
En 1989, Altman y Cech fueron galardonados con elPremio Nobel de Química por el descubrimiento de las propiedades catalíticas del ARN.
Las ribozimas son moléculas de ARN que tienen la capacidad de actuar como catalizadores, es decir, de acelerar reacciones químicas específicas. Al igual que las enzimasproteicas, poseen un centro activo que se une específicamente a un sustrato y facilita su conversión en un producto. Las ribozimas son menos versátiles que las enzimas proteicas.
Muchas ribozimas sonintrones con capacidad de autoprocesamiento, es decir, que son capaces de autoeliminarse uniendo los dosexones adyacentes. En dicho proceso, los intrones forman una especie de lazo sobre sí mismos. Los intrones autoprocesadores son singulares en el sentido de que normalmente solo actúan una vez y se destruye su actividad, con lo cual no cumplen todos los requisitos que definen un catalizador.
Hay ribozimas implicadas en diversas e importantes reacciones celulares; destacan entre ellas el procesamiento o maduración del ARN y lasíntesis de proteínas (una de las moléculas de ARNr componentes delribosoma cataliza la reacción detranspeptidación, o unión de losaminoácidos).
Las ribozimas, junto con losviroides yvirusoides, son considerados reliquias vivas delmundo de ARN y caracterizaron la primera fase del mundo de ARN. Posteriormente las ribozimas, viroides y virusoides darían lugar a moléculas de ARN capaces de sintetizarproteínas como losribosomas, a los retroelementos como latranscriptasa inversa y a las moléculas deADN. Estas moléculas al haber estado contenidas en membranas lipídicas oprotobiontes originarían a las primerascélulas.
El descubrimiento de las ribozimas ha supuesto una revolución enbiología molecular, con profundas implicaciones funcionales y evolutivas. Es posible modificar esta moléculas, por lo que representan una potente herramienta biotecnológica para degradar ARN específicos (silenciamiento génico).[4] Las ribozimas, al actuar como "tijeras moleculares", permitiran manipular el ARN fácilmente. Por ejemplo, se podría proteger contra virus, bacterias u hongos patógenos eliminando específicamente su ARN. Se está estudiando la posibilidad de utilizar las ribozimas contra el virus delVIH, losvirus herpéticos y el virus delmosaico del tabaco.[5]
| Control de autoridades |
|
|---|
