الريبونوكلياز

إنزيم الريبونيوكلياز (يُختصر عادةً إلى RNase ) هو نوع من النيوكليازات التي تحفز تحلل الحمض النووي الريبي (RNA) إلى مكونات أصغر. يمكن تقسيم الريبونيوكليازات إلى ريبونيوكليازات داخلية وريبونيوكليازات خارجية ، وتشمل عدة فئات فرعية ضمن فئتي الإنزيمات EC 2.7 (للإنزيمات الفسفورية) وEC 3.1 (للإنزيمات المحللة).

توجد الريبونوكليازات في جميع ممالك الحياة، بما في ذلك الفيروسات. وبينما تنتشر بعض عائلات الريبونوكليازات، مثل الريبونوكليازات الشبيهة بـ EndoU، على نطاق واسع، فإن عائلات أخرى، مثل RNase A ، لا توجد إلا في مجموعة فرعية من الفقاريات. ^{[ 2 ]} وتلعب الريبونوكليازات دورًا في العديد من العمليات، بما في ذلك الدفاع المضاد للفيروسات، وتنظيم mRNA، ونضج RNA المشفر وغير المشفر ، وتداخل RNA ، وتضاعف الفيروسات القهقرية . ^{[ 3 ]}

تفرز بعض الخلايا كميات وفيرة من إنزيمات الريبونوكلياز غير المتخصصة، مثل A وT1. ولذلك، فإن إنزيمات الريبونوكلياز شائعة للغاية، مما يؤدي إلى قصر عمر أي حمض نووي ريبوزي (RNA) غير موجود في بيئة محمية. جميع أنواع الحمض النووي الريبوزي داخل الخلايا محمية من نشاط إنزيمات الريبونوكلياز من خلال عدد من الآليات، بما في ذلك تغطية الطرف 5' ، وإضافة ذيل عديد الأدينين إلى الطرف 3' ، وتكوين ثنائي الحمض النووي الريبوزي، والطي داخل مركب بروتيني ريبوزي ( جسيم ريبونوكليوبروتيني أو RNP).

آلية حماية أخرى هي مثبطات الريبونيوكلياز (RI) ، التي ترتبط ببعض الريبونيوكليازات بأعلى ألفة بين جميع تفاعلات البروتين-بروتين ؛ ويتراوح ثابت تفكك معقد RI-RNase A بين 10⁻¹⁴ ^و10⁻¹⁶ مولار في الظروف الفيزيولوجية. ^{[ 4 ] تُستخدم مثبطات الريبونيوكلياز المؤتلفة (RRIs)، وهي مثبطات ريبونيوكلياز مُصنّعة مخبريًا، في معظم المختبرات التي تدرس الحمض النووي الريبي (RNA )} لحماية عيناتهم من التحلل بفعل الريبونيوكليازات البيئية. ^{[ 5 ]}

على غرار إنزيمات التقييد ، التي تقطع تسلسلات محددة للغاية من الحمض النووي المزدوج ، تم تصنيف مجموعة متنوعة من الإنزيمات الداخلية للريبونوكلياز التي تتعرف على تسلسلات محددة من الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة وتقطعها مؤخرًا. ^{[ 6 ]}

تؤدي إنزيمات الريبونيوكلياز دورًا حاسمًا في العديد من العمليات البيولوجية، بما في ذلك تكوين الأوعية الدموية وعدم التوافق الذاتي في النباتات المزهرة (كاسيات البذور). ^{[ 7 ] [ 8 ]} وقد ثبت أن العديد من سموم الاستجابة للإجهاد في أنظمة السموم ومضادات السموم بدائية النواة تمتلك نشاطًا وتماثلًا مع إنزيمات الريبونيوكلياز . ^{[ 9 ]}

يبدو الموقع النشط كوادي متصدع، حيث تُشكّل جميع بقايا الأحماض الأمينية فيه جداره وقاعه. هذا الشق رقيق للغاية، ويتلاءم الركيزة الصغيرة تمامًا مع منتصف الموقع النشط، مما يسمح بتفاعل مثالي مع بقايا الأحماض الأمينية. يتميز الموقع بانحناء طفيف، وهو ما ينطبق أيضًا على الركيزة. مع أن معظم الإنزيمات الخارجية والداخلية للريبونوكلياز لا تُحدد تسلسل الحمض النووي، فقد تم مؤخرًا هندسة نظام CRISPR /Cas، القادر على التعرف على الحمض النووي وقطعه بشكل طبيعي، لقطع الحمض النووي الريبوزي أحادي السلسلة (ssRNA) بطريقة محددة التسلسل. ^{[ 17 ]}

يُعدّ استخلاص الحمض النووي الريبوزي (RNA) في تجارب البيولوجيا الجزيئية عمليةً معقدةً للغاية نظرًا لوجود إنزيمات الريبونيوكلياز المنتشرة والمقاومة التي تُحلّل عينات الحمض النووي الريبوزي. تتميز بعض إنزيمات الريبونيوكلياز بمقاومة عالية جدًا، ويُعدّ تعطيلها صعبًا مقارنةً بتعطيل إنزيمات الديوكسي ريبونوكلياز . بالإضافة إلى إنزيمات الريبونيوكلياز الخلوية المُفرزة، توجد أنواع عديدة منها في البيئة. وقد تطورت هذه الإنزيمات لتؤدي وظائف خارج خلوية متعددة في مختلف الكائنات الحية. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} على سبيل المثال، يُفرز إنزيم الريبونيوكلياز 7، وهو أحد أفراد عائلة إنزيمات الريبونيوكلياز A ، من جلد الإنسان، ويعمل كآلية دفاعية قوية ضد مسببات الأمراض. ^{[ 21 ] [ 22 ]} في هذه الإنزيمات المُفرزة، قد لا يكون النشاط الإنزيمي للريبونوكلياز ضروريًا لوظيفتها الجديدة المُكتسبة . فعلى سبيل المثال، تعمل إنزيمات الريبونيوكلياز المناعية عن طريق زعزعة استقرار أغشية خلايا البكتيريا. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

• D'Alessio G و Riordan JF، محرران (1997) الريبونوكلياز: الهياكل والوظائف ، مطبعة أكاديمية.
• جيرديس ك، كريستنسن إس كيه، ولوبنر-أولسن أ (2005). "مواضع استجابة الإجهاد للسموم ومضادات السموم في بدائيات النوى". نات. ريف. ميكروبيول. (3) 371-382.

• قاعدة بيانات إنزيمات الاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية (IUBMB) لـ EC 3.1
• قاعدة بيانات الإنزيمات المتكاملة لـ EC 3.1