Ribozimlar

thumb|Bolg'asimon ribozimning 3D tuzilishi
Ribozimlar (ribonuklein kislota fermentlari) — oqsil fermentlari faoliyatiga o‘xshash tarzda maxsus biokimyoviy reaksiyalarni, jumladan gen ekspressiyasidagi RNK splaysingini katalizlash qobiliyatiga ega bo‘lgan RNK molekulalaridir. 1982-yilda ribozimlarning kashf etilishi RNK ham genetik material (DNK kabi), ham biologik katalizator (oqsillar kabi) bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatdi va bu RNK dunyosi nazariyasiga hissa qo‘shdi. Ushbu nazariya RNK o‘z-o‘zini replikatsiya qiluvchi prebiotik tizimlar evolyutsiyasida muhim rol o‘ynagan bo‘lishi mumkinligini taxmin qiladi.

Tabiiy yoki in vitro sharoitda evolyutsiyalangan ribozimlarning eng keng tarqalgan faoliyati RNK va DNKning qirqilishi yoki ulanisni hamda peptid bog‘larining hosil bo‘lishini o‘z ichiga oladi. Masalan, ma’lum bo‘lgan eng kichik ribozim (GUGGC-3') Fenilalanil-Adenozin Monofosfat ishtirokida GCCU-3' ketma-ketligini aminoatsillashi mumkin. Ribosoma ichida ribozimlar oqsil sintezi jarayonida aminokislotalarni bog‘lash uchun katta subbirlik ribosomal RNKning bir qismi sifatida faoliyat ko‘rsatadi. Shuningdek, ular RNK splaysingi, virus replikatsiyasi va transport RNK biosintezi kabi turli xil RNK protsessingi reaksiyalarida ishtirok etadilar. Ribozimlarga misol sifatida bolg'asimon ribozim, VS ribozim, lidzim va tog'nog'ichsimon ribozimni keltirish mumkin.

Hayotning kelib chiqishini RNK dunyosi nazariyasi orqali o‘rganayotgan tadqiqotchilar o‘z-o‘zini replikatsiya qilish qobiliyatiga ega bo‘lgan ribozimni kashf etish ustida ishlamoqdalar. Bu qobiliyat RNK polimerlarini katalitik sintez qilishni talab etadi. Bu jarayon prebiotik jihatdan ishonchli sharoitlarda, ma’lumotlarning degradatsiyasini oldini olish uchun yuqori nusxalash aniqligi bilan amalga oshishi kerak, Darvin evolyutsiyasi davom etishi uchun nusxalash jarayonida vaqti-vaqti bilan xatolar yuzaga kelishiga imkon berishi lozim.

Ribozimlarni terapevtik vositalar, aniq RNK ketma-ketliklarini qirqish uchun mo‘ljallangan fermentlar, biosensorlar sifatida hamda funksional genomika va genlarni aniqlashda qo‘llashga urinishlar qilingan.

 Kashf etilishi 
right|thumb|300x300px|Ribozim tomonidan RNK qirqilishining sxemasi
Ribozimlar kashf etilishidan oldin, faqat katalitik oqsillar sifatida ta’riflangan fermentlar yagona ma’lum biologik katalizatorlar hisoblangan. 1967-yilda Carl Woese, Francis Crick va Leslie Orgel birinchi bo‘lib RNK katalizator sifatida harakat qilishi mumkinligini taxmin qilishgan. Bu g‘oya RNKning murakkab ikkilamchi tuzilmalar hosil qila olishi haqidagi kashfiyotga asoslangan edi. Ushbu ribozimlar RNK transkriptining intronida topilgan bo‘lib, u o‘zini transkriptdan olib tashlagan, shuningdek, pre-tRNKlarning yetilishida ishtirok etuvchi RNKaza P kompleksining RNK tarkibiy qismida ham aniqlangan. 1989-yilda Thomas R. Cech va Sidney Altman "RNKning katalitik xususiyatlarini kashf etganliklari" uchun Kimyo bo‘yicha Nobel mukofotini bo‘lishib oldilar.The Nobel Prize in Chemistry 1989 was awarded to Thomas R. Cech and Sidney Altman "for their discovery of catalytic properties of RNA". Ribozim atamasi ilk bor Kelly Kruger va boshqalar tomonidan 1982-yilda Cell jurnalida chop etilgan maqolada kiritilgan.

Biologiyada kataliz faqat oqsillar uchun xos degan qat’iy ishonch mavjud edi. Biroq, RNK katalizi g‘oyasi qisman hayotning kelib chiqishi haqidagi qadimiy savol bilan bog‘liq edi: Qaysi biri birinchi paydo bo‘lgan, hujayra ishini bajaradigan fermentlarmi yoki fermentlarni ishlab chiqarish uchun zarur bo‘lgan ma’lumotni tashuvchi nuklein kislotalarmi? "Ribonuklein kislotalar katalizator sifatida" tushunchasi bu muammoni chetlab o‘tadi. RNK, mohiyatan, ham tovuq, ham tuxum bo‘lishi mumkin.

1980-yillarda Thomas Cech Kolorado Boulder universitetida Tetrahymena thermophiladagi ribosomal RNK genidagi intronlarning kesib olinishini o‘rganayotgan edi. Splaysing reaksiyasi uchun mas’ul fermentni tozalashga urinayotganda, u intron hech qanday hujayra ekstrakti qo‘shilmagan holda ham kesib olinishi mumkinligini aniqladi. Qanchalik urinishmasin, Cech va uning hamkasblari splaysing reaksiyasi bilan bog‘liq hech qanday oqsilni aniqlay olmadilar. Ko‘p izlanishlardan so‘ng, Cech RNKning intron ketma-ketligi qismi fosfodiester bog‘larni uzishi va qayta tiklashi mumkinligini taklif qildi. Taxminan shu vaqtda, Yel universiteti professori Sidney Altman hujayrada tRNK molekulalarining qayta ishlanishini o‘rganayotgan edi. U va uning hamkasblari prekursur tRNKni faol tRNKga aylantirishga mas’ul bo‘lgan RNKaza-P deb ataladigan fermentni ajratib olishdi. Ular hayrat bilan shuni aniqladilarki, RNKaza-P oqsilga qo‘shimcha ravishda RNKni ham o‘z ichiga oladi va RNK faol fermentning muhim tarkibiy qismi hisoblanadi. Bu shunchalik g‘ayrioddiy g‘oya ediki, ular o‘z natijalarini nashr etishda qiyinchiliklarga duch kelishdi. Keyingi yili, Altman RNKaza-P ning RNK subbirligi hech qanday oqsil komponenti ishtirokisiz prekursur tRNKni faol tRNKga aylantirishni katalizlashi mumkinligini ko‘rsatib, RNK katalizator sifatida harakat qila olishini isbotladi.

Cech va Altmanning kashfiyotidan beri boshqa tadqiqotchilar o‘z-o‘zini qirquvchi RNK yoki katalitik RNK molekulalarining boshqa misollarini topdilar. Ko‘plab ribozimlar tog‘nog‘ichsimon yoki bolg‘asimon shakldagi faol markazga va boshqa RNK molekulalarini maxsus ketma-ketliklarda qirqish imkonini beruvchi noyob ikkilamchi tuzilishga ega. Hozirda har qanday RNK molekulasini maxsus qirqadigan ribozimlarni yaratish mumkin. Ushbu RNK katalizatorlari farmatsevtikada qo‘llanilishi mumkin. Masalan, OIV (HIV) RNKsini qirqish uchun mo‘ljallangan ribozim loyihalashtirilgan. Agar shunday ribozim hujayra tomonidan ishlab chiqarilsa, kirib kelayotgan barcha virus zarralarining RNK genomi ribozim tomonidan qirqilib, infeksiyaning oldini olgan bo‘lardi.

 Tuzilishi va mexanizmi 
Oqsillarda topiladigan 20 ta aminokislota yon zanjirlariga nisbatan har bir monomer birligi (nukleotidlar) uchun atigi to‘rtta tanlov mavjudligiga qaramay, ribozimlar turli xil tuzilmalar va mexanizmlarga ega. Ko‘p hollarda ular o‘zlarining oqsil muqobillari foydalanadigan mexanizmga taqlid qilishga qodir. Masalan, o‘z-o‘zini qirquvchi ribozim RNKlarida, nukleofil sifatida 2' gidroksil guruhi ko‘prik hosil qiluvchi fosfatga hujum qiladi va N+1 asosining 5' kislorodi chiqib ketuvchi guruh sifatida harakatlanishi orqali in-line SN2 reaksiyasi amalga oshiriladi. Taqqoslash uchun, xuddi shu reaksiyani katalizlaydigan RNKaza A oqsili fosfat asosiga hujum qilish uchun asos sifatida muvofiqlashtiruvchi gistidin va lizindan foydalanadi.

Ko‘pgina oqsil fermentlari kabi, metall bog‘lanishi ham ko‘plab ribozimlarning faoliyati uchun juda muhimdir. Ko‘pincha bu o‘zaro ta’sirlar fosfat asosi va nukleotid asosi bilan birgalikda kuchli konformatsion o‘zgarishlarni keltirib chiqaradi. Metall ishtirokida fosfodiester asosini qirqish uchun ikkita mexanizm sinfi mavjud. Birinchi mexanizmda, ichki 2'-OH guruhi fosfor markaziga SN2 mexanizmi bo‘yicha hujum qiladi. Metall ionlari avval fosfat kislorodini muvofiqlashtirish va keyinchalik oksianionni barqarorlashtirish orqali ushbu reaksiyani rag‘batlantiradi. Ikkinchi mexanizm ham SN2 siljishiga amal qiladi, ammo nukleofil RNKning o‘zidan emas, balki suv yoki tashqi gidroksil guruhlaridan keladi. Eng kichik ribozim UUU bo‘lib, u Mn2+ ishtirokida birinchi mexanizm orqali GAAA tetranukleotidining G va A orasidagi qirqilishini rag‘batlantirishi mumkin. Ushbu trinukleotidning (komplementar tetramer o‘rniga) ushbu reaksiyani katalizlashining sababi shundaki, UUU-AAA juftligi 64 ta konformatsiya orasida eng kuchsiz va eng egiluvchan trinukleotid bo‘lib, bu Mn2+ uchun bog‘lanish joyini ta’minlaydi.

Fosforil o‘tkazilishi metall ionlarisiz ham katalizlanishi mumkin. Masalan, oshqozon osti bezi ribonukleazasi A va gepatit delta virusi (HDV) ribozimlari metall ionlarisiz kislota-asos katalizi orqali RNK asosining qirqilishini katalizlashi mumkin. Tog‘nog‘ichsimon ribozim ham metall ionlarisiz RNKning o‘z-o‘zini qirqishini katalizlashi mumkin, ammo buning mexanizmi hali ham noaniq.

Ribozim, shuningdek, faollanish entropiyasini pasaytirish orqali qo‘shni aminokislotalar o‘rtasida peptid bog‘ining hosil bo‘lishini katalizlashi mumkin.
alt=Ribozyme structure pictures|center|thumb|550x550px|Ribozim tuzilmalarining xilma-xilligini ko‘rsatuvchi tasvir. Chapdan o‘ngga: lidzim (leadzyme), bolg‘asimon ribozim, tvister ribozim

 Faoliyati 
thumb|250x250px|Ribosoma — bu RNKni oqsillarga translyatsiya qilish uchun ribozimdan foydalanadigan biologik mashina.
Garchi ribozimlar ko‘pchilik hujayralarda juda kam uchrasa-da, ularning roli ba’zan hayot uchun o‘ta muhimdir. Masalan, RNKni oqsillarga translyatsiya qiluvchi biologik mashina — ribosomaning funksional qismi asosan ribozim bo‘lib, u ko‘pincha kofaktor sifatida Mg2+ kabi metall ionlari bilan muvofiqlashtirilgan RNK uchlamchi tuzilish motivlaridan tashkil topgan. Model tizimda, C3 ribozimining qisqartirilishi orqali yaratilgan katalizator/substrat ishtirokida, katalizator bilan 3 ta asos juftligi komplementar bo‘lgan to‘rt nukleotidli substratning trans-fenilalaninlanishini katalizlovchi besh nukleotidli RNKda ikki valentli kationlarga ehtiyoj yo‘q.

Eng yaxshi o‘rganilgan ribozimlar, ehtimol, Cech va Altman tomonidan qilingan dastlabki kashfiyotlardagi kabi o‘zini yoki boshqa RNKlarni kesuvchi ribozimlardir. Biroq, ribozimlar turli reaksiyalarni katalizlash uchun loyihalashtirilishi mumkin yoki ular tabiiy ravishda shunday xususiyatga ega bo‘ladi. Ushbu faoliyat ga quyidagilar kiradi:

 RNK endonukleaza
 Nukleotidiltransferaza
 Fosfotransferaza
 Fosfataza
 Ligaza
 Kinaza
 Glyukanotransferaza

RNK prionning patologik oqsil konformatsiyasini shaperoninga o‘xshash tarzda buklanishini katalizlashi mumkin.

 Ribozimlar va hayotning kelib chiqishi 
RNK shuningdek, irsiy molekula sifatida harakat qilishi mumkin, bu Walter Gilbertni uzoq o‘tmishda hujayra RNKdan ham genetik material, ham strukturaviy va katalitik molekula sifatida foydalanganligini, ya'ni bugungi kunda bo‘lgani kabi bu funksiyalarni DNK va oqsil o‘rtasida taqsimlamaganligini taklif qilishga undadi; bu gipoteza hayotning kelib chiqishi haqidagi "RNK dunyosi nazariyasi" sifatida tanilgan. Nukleotidlar va RNK (va shuning uchun ribozimlar) noorganik kimyoviy moddalardan paydo bo‘lishi mumkinligi sababli, ular birinchi fermentlarga nomzodlar va aslida birinchi "replikatorlar" (ya'ni, o‘zini o‘zi nusxalovchi axborot tashuvchi makromolekulalar) hisoblanadi. O‘zining aniq nusxasini yaratish uchun ikkita substratni ulaydigan o‘z-o‘zini replikatsiya qiluvchi ribozim misoli 2002-yilda tasvirlangan. RNKning katalitik faolligining kashf etilishi hayotning kelib chiqishidagi "tovuq va tuxum" paradoksini hal qildi va peptid hamda nuklein kislotaning markaziy dogmasi kelib chiqishi muammosini yechdi. Ushbu ssenariyga ko‘ra, hayot paydo bo‘lishida barcha fermentativ faollik va genetik ma’lumotlarni kodlash bitta molekula: RNK tomonidan amalga oshirilgan.

Laboratoriyada juda maxsus sharoitlarda faollashtirilgan monomerlardan boshqa RNK molekulalarini sintez qilishni katalizlashga qodir bo‘lgan ribozimlar ishlab chiqarilgan bo‘lib, bu molekulalar RNK polimeraza ribozimlari deb ataladi. Birinchi RNK polimeraza ribozimi 1996-yilda xabar qilingan va uzunligi 6 nukleotidgacha bo‘lgan RNK polimerlarini sintez qilishga qodir edi. Tasodifiy RNK ketma-ketliklarining katta to‘plamidan olingan RNK ligaza ribozimida Mutagenez va saralash o‘tkazildi, natijada 2001-yilda "Round-18" polimeraza ribozimi ajratib olindi, bu endi uzunligi 14 nukleotidgacha bo‘lgan RNK polimerlarini katalizlashi mumkin edi. Round-18 ribozimida keyingi saralash qo‘llanilganda, B6.61 ribozimi hosil bo‘ldi va u fosfodiester bog‘larining uzilishi natijasida parchalangunga qadar, 24 soat ichida praymer shabloniga 20 tagacha nukleotid qo‘shishga muvaffaq bo‘ldi.

Ribozimlar RNK ketma-ketligini polimerizatsiya qilish tezligi mitsella ichida sodir bo‘lganda sezilarli darajada oshadi.

Keyingi kashf etilgan ribozim "tC19Z" ribozimi bo‘lib, u 0,0083 mutatsiya/nukleotid aniqligi bilan 95 tagacha nukleotid qo‘sha oladi. Keyinchalik tadqiqotchilar tomonidan "tC9Y" ribozimi kashf qilindi, u noldan past haroratdagi evtektik faza sharoitida uzunligi 206 nukleotidgacha bo‘lgan RNK zanjirlarini sintez qilishga qodir edi. Bunday sharoitlar avvalroq ribozim polimeraza faoliyatini rag‘batlantirishi ko‘rsatilgan edi.

tC9-4M deb nomlangan RNK polimeraza ribozimi (RPR) fiziologik darajaga yaqin magniy ioni kontsentratsiyasida o‘zidan uzunroq (ya'ni 177 nt dan uzun) RNK zanjirlarini polimerizatsiya qila oldi, oldingi RPRlar esa 200 mM gacha bo‘lgan prebiotik jihatdan ishonchsiz kontsentratsiyalarni talab qilardi. Bunga erishish uchun talab qilingan yagona omil lizin dekapeptidi deb ataladigan juda oddiy aminokislota polimerining mavjudligi edi.

O‘sha vaqtgacha sintez qilingan eng murakkab RPR 24-3 deb nomlangan bo‘lib, u turli xil nukleotid ketma-ketliklarini polimerizatsiya qilish va oldingi ribozimlar uchun erishib bo‘lmaydigan RNK substratlarining murakkab ikkilamchi tuzilmalarida harakatlanish qobiliyatiga ega edi. Aslida, bu tajriba tRNK molekulasini sintez qilish uchun ribozimdan foydalanilgan birinchi holat bo‘ldi. 24-3 ribozimidan boshlab, Tjhung va boshqalar '38-6' deb nomlangan RNK polimeraza ribozimini olish uchun in vitro evolyutsiyaning yana o‘n to‘rt bosqichini qo‘lladilar, bu ribozim murakkab RNK molekulalarini nusxalashda misli ko‘rilmagan faollik darajasiga ega edi. Biroq, bu ribozim o‘zini nusxalay olmaydi va uning RNK mahsulotlari yuqori mutatsiya tezligiga ega. Keyingi tadqiqotda olimlar 38-6 ribozimidan boshlab, '52-2' ribozimini yaratish uchun yana 14 ta saralash bosqichini qo‘lladilar. 38-6 bilan taqqoslaganda, u bir necha barobar faolroq bo‘lib, I toifali ligazaning aniqlanadigan va funksional darajalarini hosil qilishni boshlashi mumkin edi, garchi u hali ham T7 RNK polimeraza kabi oqsillar tomonidan xuddi shu shablonni nusxalashga nisbatan aniqlik va funksionallikda cheklangan edi.

t5(+1) deb ataladigan RPR bir vaqtning o‘zida bitta nukleotid emas, balki triplet nukleotidlarni qo‘shadi. Ushbu geterodimer RPR 24-3 uchun erishib bo‘lmaydigan ikkilamchi tuzilmalarda, shu jumladan shpilkalarda harakatlana oladi. Avval sintez qilingan Z RPR deb nomlanuvchi RPRdan olingan RNK variantlarining dastlabki to‘plamida ikki ketma-ketlik alohida paydo bo‘lib, o‘zaro bog‘liq bo‘lib evolyutsiyalandi. 1-turdagi RNK katalitik jihatdan nofaol bo‘lib rivojlandi, ammo 5-turdagi RNK bilan kompleks hosil qilishi uning polimerizatsiya qobiliyatini kuchaytirdi va RNK shablon substrati bilan molekulalararo o‘zaro ta’sirlarni amalga oshirishga imkon berdi, bu esa shablonni to‘g‘ridan-to‘g‘ri RPRning RNK ketma-ketligiga bog‘lash zaruratini yo‘qotdi (bu oldingi tadqiqotlarning cheklovi edi). t5(+1) nafaqat shablonga bog‘lanishni talab qilmadi, balki praymer ham kerak emas edi, chunki t5(+1) shablonni ham 3' → 5', ham 5' 3 → 3' yo‘nalishlarida polimerizatsiya qilish qobiliyatiga ega edi.

Yuqori darajada rivojlangan RNK polimeraza ribozimi revers transkriptaza (teskari transkriptaza) sifatida ishlashga, ya'ni RNK shablonidan foydalanib DNK nusxasini sintez qilishga qodir edi. Bunday faoliyat yerdagi hayotning dastlabki tarixida RNKdan DNK genomlariga o‘tishda hal qiluvchi ahamiyatga ega bo‘lgan deb hisoblanadi. Teskari transkripsiya qobiliyati dastlabki RNKga bog‘liq RNK polimeraza ribozimining ikkilamchi funksiyasi sifatida paydo bo‘lgan bo‘lishi mumkin.

Ribozimga aylanadigan RNK ketma-ketligi duplekslangan RNKga bostirib kirib, ochiq golopolimeraza kompleksiga qayta joylashishga, so‘ngra maxsus RNK promotor ketma-ketligini qidirishga va aniqlangandan so‘ng, ketma-ketlikning komplementar zanjirini polimerizatsiya qiluvchi protsessiv shaklga yana qayta joylashishga qodir. Ushbu ribozim duplekslangan RNKni 107 nukleotidgacha uzaytirishga qodir va buni polimerizatsiya qilinayotgan ketma-ketlikni bog‘lashga ehtiyoj sezmasdan amalga oshiradi.

Qisqa 20 nukleotidli RNK varianti ribozimi aniqlandi, u ikkita 10 nukleotidli oligomerlarning shablon yo‘naltirilgan ligatsiyasi orqali o‘z-o‘zini qayta ishlab chiqaradi. RNKning o‘z-o‘zini qayta ishlab chiqarishining ushbu minimal turi oligomerlarning tasodifiy to‘plamida kashf etilgan va ibtidoiy tarkibiy qismlardan RNKga asoslangan genetik tizimning paydo bo‘lishidagi dastlabki qadam bo‘lishi mumkin.

 Ribozimga asoslangan jinsiy ko‘payishning kelib chiqishi 
Jinsiy ko‘payish DNK hujayrali hayot shakllaridan oldin mavjud bo‘lgan RNK dunyosida bo‘lgan bo‘lishi mumkin. Muhim RNK ribozim molekulalarining yagona nusxalariga ega genomli dastlabki hujayrali hayot shakllari muhim ribozimning replikatsiyasini bloklashi mumkin bo‘lgan, shu bilan hujayra o‘limiga olib keladigan atrof-muhitning zararli sharoitlariga nisbatan zaif bo‘lishi mumkin edi. Shunday shikastlangan ikkita dastlabki hujayraning birlashishi (jinsiy o‘zaro ta’sir) RNK segmentlarining shikastlanmagan kombinatsiyalarini birlashtirishga imkon beradi, bu esa funksional genom shakllanishini osonlashtiradi va hujayraning omon qolishi hamda ko‘payish qobiliyatini ta’minlaydi.

 Sun'iy ribozimlar 
Tirik organizmlarda mavjud bo‘lgan ribozimlar kashf etilgandan beri, laboratoriyada yaratilgan yangi sintetik ribozimlarni o‘rganishga qiziqish paydo bo‘ldi. Masalan, sun’iy ravishda ishlab chiqarilgan, yaxshi fermentativ faollikka ega o‘z-o‘zini qirquvchi RNKlar yaratildi. Tang va Breaker tasodifiy ketma-ketlikdagi RNKlardan kelib chiqqan RNKlarni in vitro tanlash orqali o‘z-o‘zini qirquvchi RNKlarni ajratib oldilar. Ishlab chiqarilgan ba’zi sintetik ribozimlar yangi tuzilishga ega bo‘lsa, ba’zilari tabiatda uchraydigan bolg‘asimon ribozimga o‘xshash edi.

2015-yilda Shimoli-g'arbiy universiteti va Illinoys universiteti Chikago tadqiqotchilari hujayra ichidagi barcha oqsillar va fermentlarni ishlab chiqaradigan haqiqiy hujayra komponenti kabi deyarli yaxshi ishlaydigan bog‘langan ribosomani ishlab chiqdilar. Ribosoma-T yoki Ribo-T deb ataladigan sun’iy ribosoma Michael Jewett va Alexander Mankin tomonidan yaratilgan.Engineer and Biologist Design First Artificial Ribosome - Designer ribosome could lead to new drugs and next-generation biomaterials published on July 31, 2015 by Northwestern University Sun’iy ribozimlarni yaratishda qo‘llaniladigan usullar yo‘naltirilgan evolyutsiyani o‘z ichiga oladi. Bu yondashuv RNKning ham katalizator, ham informatsion polimer sifatidagi ikki tomonlama tabiatidan foydalanadi, bu tadqiqotchiga polimeraza fermentlari yordamida RNK katalizatorlarining katta populyatsiyalarini ishlab chiqarishni osonlashtiradi. Ribozimlar revers transkriptaza yordamida turli xil cDNKga (komplementar DNK) teskari transkripsiya qilish va Xatoga moyil PZR yordamida kuchaytirish orqali mutatsiyaga uchratiladi. Ushbu tajribalarda tanlash parametrlari ko‘pincha farq qiladi. Ligaza ribozimni tanlash usullaridan biri substratga kovalent bog‘langan biotin teglaridan foydalanishni o‘z ichiga oladi. Agar molekula kerakli ligaza faolligiga ega bo‘lsa, faol molekulalarni tiklash uchun streptavidin matritsasidan foydalanish mumkin.

Lincoln va Joyce oldindan sintez qilingan yuqori darajada komplementar oligonukleotidlarni birlashtirish orqali taxminan bir soat ichida o‘z-o‘zini replikatsiya qilishga qodir bo‘lgan ribozim ligazalarini rivojlantirish uchun in vitro evolyutsiyadan foydalandilar.

Garchi haqiqiy katalizatorlar bo‘lmasa-da, aptazimlar deb ataladigan sun’iy o‘z-o‘zini qirquvchi ribosvichlarning (RNK kalitlari) yaratilishi ham faol tadqiqot sohasi bo‘lib kelmoqda. Ribosvichlar translyatsiyani boshqarish uchun kichik molekula ligandi ta’sirida o‘z tuzilishini o‘zgartiradigan tartibga soluvchi RNK motivlaridir. Ko‘plab metabolitlar va boshqa kichik organik molekulalarni bog‘laydigan ko‘plab tabiiy ribosvichlar ma’lum bo‘lsa-da, ribosvichga asoslangan faqat bitta ribozim tasvirlangan: glmS. O‘z-o‘zini qirquvchi ribosvichlarni tavsiflash bo‘yicha dastlabki ishlar ligand sifatida teofillindan foydalanishga qaratilgan edi. Ushbu tadqiqotlarda ribosoma bog'lanish joyini to‘suvchi RNK shpilkasi hosil bo‘ladi va shu bilan translyatsiyani ingibitsiya qiladi. Ligand ishtirokida (bu holatlarda teofillin) tartibga soluvchi RNK hududi qirqilib, ribosomaning bog‘lanishiga va maqsadli genni translyatsiya qilishiga imkon beradi. Ushbu RNK muhandisligi ishlarining aksariyati yuqoridagi misollardagi kabi yo‘naltirilgan evolyutsiyaga emas, balki oqilona dizayn va oldindan aniqlangan RNK tuzilmalariga asoslangan edi. Keyingi ishlar ribozim ribosvichlarida ishlatiladigan ligandlarni kengaytirib, timin pirofosfatni o‘z ichiga oldi. Fluoresentsiya faollashtirilgan hujayra saralash ham aptazimlarni loyihalashda ishlatilgan.

 Qo'llanilishi 
Ribozimlar gen terapiyasi orqali kasalliklarni davolash uchun taklif qilingan va ishlab chiqilgan. RNKga asoslangan fermentlardan terapevtik vosita sifatida foydalanishning asosiy qiyinchiliklaridan biri bu organizmdagi katalitik RNK molekulalarining qisqa yarim yemirilish davridir. Bunga qarshi kurashish uchun RNK barqarorligini oshirish maqsadida ribozadagi 2' pozitsiyasi o‘zgartiriladi. Ribozim gen terapiyasining bir yo‘nalishi RNKga asoslangan viruslarni ingibitsiya qilish bo‘lgan.

OIV (HIV) RNKsiga qarshi qaratilgan gen qaychilari deb ataladigan sintetik ribozim turi ishlab chiqilgan va OIV infeksiyasi uchun klinik sinovlarga kiritilgan.

Xuddi shunday, ribozimlar gepatit C virusi RNKsini, SARS koronavirusini (SARS-CoV), Adenovirusni hamda A va B gripp virusi RNKsini nishonga olish uchun loyihalashtirilgan. Ribozim virus genomining konservativ hududlarini qirqishga qodir, bu esa sutemizuvchilar hujayra kulturasida virusni kamaytirishi ko‘rsatilgan. Tadqiqotchilarning ushbu sa’y-harakatlariga qaramay, bu loyihalar klinikadan oldingi bosqichda qolmoqda.

 Ma'lum ribozimlar 
Yaxshi tasdiqlangan tabiiy ravishda uchraydigan ribozim sinflari:
 rRNK – Barcha tirik hujayralarda uchraydi va oqsillarni hosil qilish uchun aminokislotalarni bog‘laydi.
 GIR1 tarmoqlanuvchi ribozim – Lariat kepping ribozimi
 RNKaza P – tRNK molekulalarida RNKning prekursur ketma-ketligini kesib tashlaydi
 VS ribozim – fosfodiester bog‘ini (qand va fosfat) qirqish
 I guruh o‘z-o‘zini splaysing qiluvchi intron
 II guruh o‘z-o‘zini splaysing qiluvchi intron – Splaysosoma, ehtimol, II guruh o‘z-o‘zini splaysing qiluvchi ribozimlardan kelib chiqqan.
 Tog'nog'ichsimon ribozim – o‘z-o‘zini qirqish va ulanish (ligatsiya) reaksiyalarini katalizlaydi
 Bolg'asimon ribozim – qaytar qirqish va ligatsiya reaksiyalarini katalizlaydi
 HDV ribozimi – o‘z-o‘zini qirqish reaksiyasida RNK transkriptlarini birlik uzunliklarigacha qayta ishlash uchun xizmat qiladi
 glmS ribozimi – GlcN6P tomonidan faollashganda o‘z-o‘zini qirqish orqali glmS genini tartibga soladi
 Tvister ribozim – o‘z-o‘zini qirquvchi
 Tvister sister ribozim – o‘z-o‘zini qirquvchi
 Pistolet ribozim – o‘z-o‘zini qirquvchi
 Bolta ribozim – o‘z-o‘zini qirquvchi
 Viroidlar oqsil qobig‘iga ega bo‘lmagan infeksion halqasimon RNKlar.

 Yana qarang 

Dezoksiribozim
Spiegelman yirtqichi
Kataliz
Ferment
RNK dunyosi nazariyasi
Peptid nuklein kislotasi
Nuklein kislota analoglari
PAU dunyosi nazariyasi
SELEX
OLE RNK

 Izohlar va 

 Qo'shimcha o'qish uchun 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 Tom Cech's Short Talk: "Discovering Ribozymes"
Turkum:Molekulyar biologiya
__INDEKS__
__NONEWSECTIONLINK__
Turkum:Biologiya
Turkum:RNK