Ribozymes

Le terme ribozyme est utilisé pour l’ARN qui peut agir comme une enzyme. Les ribozymes se trouvent principalement dans des virus, des bactéries, des organites végétaux et des eucaryotes inférieurs sélectionnés. Les ribozymes ont été découverts pour la première fois en 1982 lorsque le laboratoire de Tom Cech a observé Introns du groupe I agissant comme des enzymes. Cela a été suivi peu de temps par la découverte d’un autre ribozyme, Ribonulcease P, par le laboratoire de Sid Altman. Cech et Altman ont tous deux reçu le prix Nobel de chimie en 1989 pour leurs travaux sur les ribozymes.

Les ribozymes peuvent être classés en deux groupes en fonction de leur taille – grand et petit. Les gros ribozymes peuvent varier en taille de quelques centaines à plusieurs milliers de nucléotides. Les introns de type I et II et la ribonucléase P bactérienne sont de gros ribozymes. Les petits ribozymes ont une longueur de 30 à 150 nucléotides. On les trouve dans de nombreux virus végétaux pathogènes et dans le virus de l’hépatite delta (HDV), un agent pathogène humain. Les satellites Hammerhead, Hairpin, HDV et Varkud sont des types courants de petits ribozymes. La plupart des gros ribozymes ont besoin d’ions métalliques, en particulier Mg²⁺, pour leur activité, mais les ions métalliques ne sont pas nécessaires pour la plupart des petits ribozymes. Le ribozyme glmS, dans l’ARNm de glmS , est un a-ribozyme unique car il agit également comme un ribozyme lorsque la glucosamine 6-phosphate est présente à des concentrations élevées.

La plupart des ribozymes naturels catalysent l’auto-clivage en cassant les liaisons phosphodiester présentes dans leur propre ARN. Contrairement à une enzyme protéique typique, la plupart des ribozymes effectuent une réaction de rotation unique car, après auto-clivage, ils ne sont plus actifs. Cependant, deux ribozymes – Ribonulcease P et l’ARN 23S dans la sous-unité ribosomique 50S effectuent des réactions différentes. La ribonucléase P bactérienne est un complexe ARN-protéine qui a une activité endonucléase et nécessite des ions Mg²⁺. Son composant ARN agit sur le 5′ fin de l’ARNt prématuré pour produire le 5′ mature finir. L’ARN 23S présent dans le ribosome est différent de tous les autres ribozymes naturels connus car au lieu de réactions de transfert de phosphoryle, il effectue des réactions de formation de liaisons peptidiques pendant la traduction.

Comme l’ARN peut servir de support d’informations génétiques ainsi que d’enzymes, il est supposé qu’un “monde de l’ARN” ? peut avoir existé dans le passé où l’ARN a joué un rôle important dans le développement des premières formes de vie.  Cependant, avec l’évolution des formes de vie complexes, des protéines à vingt acides aminés pourraient avoir commencé à agir comme des enzymes et pris le relais des nombreuses réactions effectuées par les ribozymes. Cette théorie est soutenue par les ribozymes artificiels développés in vitro qui peuvent effectuer une myriade de réactions telles que la formation de liaisons amide, la formation de liaisons glycosidiques, la formation de liaisons carbone-carbone et les réactions d’oxydoréduction.