Badanie struktury rybozymu
Rybozymy to molekuły RNA zdolne do katalizowania specyficznych reakcji biochemicznych w sposób podobny do enzymów białkowych. Odkrycie ludzkiego rybozymu CPEB3, związanego z wirusem zapalenia wątroby typu D, było olbrzymim przełomem i otworzyło przed badaczami nowe perspektywy. Dwuwartościowe jony metali mają istotną strukturalną i/lub katalityczną rolę w funkcjonowaniu wielu białek oraz RNA, włączając w to prawidłowe fałdowanie. Brakuje jednak szczegółowych informacji na temat dokładnych mechanizmów działania jonów metali. Zakres finansowanego przez UE projektu HUMANRIB (HumanRib: Metal ion binding - structure - function relations of the human CPEB3 ribozyme) objął wyjaśnienie mechanizmu działania i zbadanie zależności funkcji od struktury rybozymu CPEB3. Działalność badawcza objęła ocenę istotności jonów metali w rybozymach. Aby wyjaśnić to zagadnienie, naukowcy uzyskali wysokorozdzielcze struktury NMR kilku części rybozymu CPEB3 i scharakteryzowali miejsca wiązania. Pozwoliło to określić strukturalne i termodynamiczne zmiany w obrębie rybozymu po dodaniu dwuwartościowych jonów Mg2+, naturalnego kofaktora CPEB3. Wyniki badania wskazują, że do uzyskania ogólnego fałdowania rybozymu CPEB3 wystarcza obecność jonów jednowartościowych, lecz przyłączenie Mg2+ do paru miejsc jest wymagane, aby w pełni uformować miejsce aktywne i spójną strukturę natywną. Ponadto przewidywana struktura trzeciorzędowa formowała się w pełni tylko w obecności Mg2+. Reasumując, odkrycia uczestników badania HUMANRIB wskazują na istotność jonów Mg2+ dla integralnej struktury rybozymu i jego funkcji katalitycznej. Oprócz podstawowej wiedzy dotyczącej tego nowego rodzaju molekuł RNA, wyniki te zapewniają informacje na temat ich tła ewolucyjnego.
Słowa kluczowe
Rybozym, RNA, jony metali, CPEB3, Mg2+
