राइबोजाइम

राइबोजाइम्स (राइबोन्यूक्लिक अम्ल एंजाइम) आरएनए अणु होते हैं, जिनमें विशिष्ट जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने की क्षमता होती है, तथा जिसमें प्रोटीन एंजाइम की क्रिया के समान जीन अभिव्यक्ति  में  आरएनए विभाजन  सम्मिलित होते है। 1982 मे राइबोजाइम की खोज ने प्रदर्शित किया कि, आरएनए आनुवंशिक पदार्थ, जैसे  डीएनए  और एक जैविक उत्प्रेरक जैसे प्रोटीन एंजाइम दोनों हो सकते हैं, और  आरएनए विश्व परिकल्पना  में योगदान दिया, जो यह बताता हैकि प्रीबायोटिक स्व-प्रतिकृति प्रणालियों के विकास में आरएनए महत्वपूर्ण हो सकता है। प्राकृतिक या कृत्रिम परिवेशीय विकसित राइबोजाइम की सबसे साधारण गतिविधियां आरएनए और डीएनए और पेप्टाइड बंधन गठन की दरार या बंधाव होता हैं। उदाहरण के लिए, ज्ञात सबसे छोटा राइबोजाइम (GUGGC-3') PheAMP की उपस्थिति में GCCU-3' अनुक्रम का एमिनोएसिलेट कर सकता है। रेफरी>  राइबोसोम  के अन्दर प्रोटीन संश्लेषण के दौरान अमीनो अम्ल को जोड़ने के लिए बड़े सबयूनिट राइबोसोमल आरएनए मे सम्मिलित राइबोजाइम के रूप में कार्य करते हैं। और वे विभिन्न प्रकार के  आरएनए प्रसंस्करण  प्रतिक्रियाओं में भी भाग लेते हैं, तथा जिसमें आरएनए संयोजन, विषाणु प्रतिकृति  और आरएनए जैव संश्लेषण मे सम्मिलित होते हैं। जो राइबोजाइम के उदाहरणों में हैमरहेड राइबोजाइम, वीएस राइबोजाइम, लीडजाइम और  हेयरपिन राइबोजाइम  के रूप मे सम्मिलित होता हैं।

आरएनए विश्व परिकल्पना के माध्यम से जीवन की उत्पत्ति की जांच करने वाले शोधकर एक राइबोजाइम की खोज पर काम कर रहे हैं, जिसमें स्व-प्रतिकृति की क्षमता होती है, जिसके लिए आरएनए के बहुलक को उत्प्रेरक रूप से संश्लेषित करने की क्षमता की आवश्यकता होती है। तथा सूचना के क्षरण को रोकने के लिए प्रतिलिपिकरण सटीकता की उच्च दर के साथ प्रीबायोटिक रूप से प्रशंसनीय स्थितियों में ऐसा करने में सक्षम होना चाहिए, लेकिन डार्विनियन विकास को आगे बढ़ने की अनुमति देने के लिए  प्रतिलिपिकरण प्रक्रिया के दौरान कभी-कभी होने वाली त्रुटियों की घटना की अनुमति भी देनी चाहिए।

राइबोजाइम को चिकित्सीय एजेंटों के रूप में विकसित करने का प्रयास किया गया है, एंजाइम के रूप में दरार के लिए परिभाषित आरएनए अनुक्रमों को बायोसेंसर  के रूप में  कार्यात्मक जीनोमिक्स  और जीन खोज में अनुप्रयोगों के लिए लक्षित करते हैं। रेफरी नाम = हेन>

आविष्कार
राइबोज़ाइम की खोज से पहले एंजाइम, जिन्हें उत्प्रेरक  प्रोटीन  के रूप में परिभाषित किया गया है, ये एकमात्र ज्ञात जैविक उत्प्रेरक होते थे। जो 1967 में  कार्ल वोइस, फ्रांसिस क्रिक  और  लेस्ली ऑर्गन  ने सुझाव दिया कि, आरएनए एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर सकता है। तथा यह खोज इस विचार पर आधारित थी कि, आरएनए जटिल  माध्यमिक संरचनाओं  का निर्माण कर सकता है। तथा ये राइबोजाइम एक आरएनए प्रतिलेख के  परिचय  में पाए गए थे, जिसने खुद को प्रतिलेख से हटा दिया था।  साथ ही आरएनएएस पी कॉम्प्लेक्स के आरएनए घटक में जो प्री- टीआरएनए  की परिपक्वता में सम्मिलित है। 1989 में थॉमस आर. चेक और सिडनी ऑल्टमैन  को  रसायन विज्ञान  में उनके आरएनए के उत्प्रेरक गुणों की खोज के लिए नोबेल पुरस्कार मिला था। राइबोजाइम शब्द सबसे पहले केली क्रूगर एट अल द्वारा 1982 में एक पेपर प्रकाशित  सेल  के रूप मे प्रस्तुत किया गया था।

जीव विज्ञान में यह दृढ़ विश्वास रहा है, कि उत्प्रेरण प्रोटीन के लिए आरक्षित था। हालांकि, आरएनए उत्प्रेरण का विचार जीवन की उत्पत्ति के संबंध में पुराने प्रश्न से प्रेरित होता है। जो पहले एंजाइम कोशिका या न्यूक्लिक अम्ल का काम करते हैं तथा एंजाइमों का उत्पादन करने के लिए आवश्यक जानकारी लेते हैं। और राइबोन्यूक्लिक अम्ल उत्प्रेरक के रूप में की अवधारणा इस समस्या को दूर करती है। तथा आरएनए संक्षेप में मुर्गी और अंडा दोनों हो सकता है।

1980 के दशक में बोल्डर में कोलोराडो विश्वविद्यालय में थॉमस सेश, टेट्राहिमेना थर्मोफिला में राइबोसोमल आरएनए जीन में  इंट्रोन्स  के छांटने का अध्ययन कर रहे थे। संयोजन प्रतिक्रिया के लिए उत्तरदायी एंजाइम को शुद्ध करने की कोशिश करते हुए, उन्होंने प्राप्त कि किसी भी अतिरिक्त सेल एक्सट्रैक्ट की अनुपस्थिति में इंट्रॉन को बाहर निकाला जा सकता है। तथा जितना उन्होंने प्रयास किया, सेश और उनके सहयोगी संयोजक प्रतिक्रिया से जुड़े किसी भी प्रोटीन की पहचान नहीं कर सके। अत्यधिक कार्य के तत्पश्चात सेश ने प्रस्तावित किया कि, आरएनए का इंट्रो अनुक्रम भाग फॉस्फोडाइस्टर बंधन को तोड़ और सुधार सकता है। लगभग उसी समय, याले विश्वविद्यालय  के एक प्राध्यापक सिडनी अल्टमैन, कोशिका में टी-आरएनए अणुओं को संसाधित करने के तरीके का अध्ययन कर रहे थे, जब उन्होंने और उनके सहयोगियों ने  राइबोन्यूक्लिअस पी  नामक एक एंजाइम को अलग किया, जो एक पूर्ववर्ती टी-आरएनए में रूपांतरण के लिए उत्तरदायी है। सक्रिय टीआरएनए मे उन्होंने पाया कि आरएनएएस-पी में प्रोटीन के अतिरिक्त आरएनए भी होते है, और यह कि आरएनए सक्रिय एंजाइम का एक अनिवार्य घटक होता है। यह इतना भिन्न विचार था, कि उन्हें अपने निष्कर्षों को प्रकाशित करने में कठिनायों  का सामना करना पड़ा था। तथा अगले वर्ष ऑल्टमैन ने प्रदर्शित किया कि, आरएनए एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर सकता है तथा यह दिखाते हुए कि आरएनएएस-पी आरएनए सबयूनिट किसी भी प्रोटीन घटक की अनुपस्थिति में पूर्ववर्ती टीआरएनए के दरार को सक्रिय टीआरएनए में उत्प्रेरित कर सकता है।

सेश और ऑल्टमैन की खोज के बाद से, अन्य जांचकर्ताओं ने स्व-क्लीविंग आरएनए या उत्प्रेरक आरएनए अणुओं के अन्य उदाहरणों की खोज की है। तथा कई राइबोजाइम में या एक हेयरपिन या हैमरहेड - आकार का सक्रिय केंद्र और एक अद्वितीय माध्यमिक संरचना होती है, जो उन्हें विशिष्ट अनुक्रमों पर अन्य आरएनए अणुओं को विभाजित करने की अनुमति देती है। अब राइबोज़ाइम बनाना संभव होता है, क्योकि जो विशेष रूप से किसी भी आरएनए अणु को विभाजित करता है। वह इन आरएनए उत्प्रेरकों में फार्मास्युटिकल अनुप्रयोग हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक राइबोजाइम को एचआईवी के आरएनए को विभाजित करने के लिए तैयार किया गया है। यदि ऐसा राइबोजाइम एक कोशिका द्वारा बनाया जाता है, तो आने वाले सभी विषाणु कणों के आरएनए जीनोम को राइबोजाइम द्वारा विभाजित किया जाएगा, जिससे संक्रमण को रोका जा सकता है।

संरचना और तंत्र
प्रोटीन में पाए जाने वाले 20 अमीनो अम्ल पक्ष श्रृंखला की तुलना में प्रत्येक मोनोमर यूनिट (न्यूक्लियोटाइड्स) के लिए केवल चार विकल्प होने के बाद भी राइबोजाइम में विविध संरचनाएं और तंत्र होते हैं। कई परिस्थिति में वे अपने प्रोटीन समकक्षों द्वारा उपयोग किए जाने वाले तंत्र की अनुकरण करने में सक्षम होते हैं। उदाहरण के लिए, आत्म क्लीविंग राइबोजाइम आरएनए में 2' हाइड्रॉक्सिल समूह का उपयोग करके ब्रिजिंग फॉस्फेट पर आक्रामण करने वाले न्यूक्लियोफाइल के रूप में पंक्तिबंद्ध SN2 प्रतिक्रिया की जाती है, और N+1 बेस के 5' ऑक्सीजन को छोड़ने वाले समूह के रूप में कार्य करने के लिए प्रेरित करता है। तथा इसकी तुलना में, RNase A, एक प्रोटीन जो समान प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है, जो फॉस्फेट पृष्ठवंश पर आक्रामण करने के लिए आधार के रूप में कार्य करने वाले समन्वयकारी हिस्टडीन और लाइसिन का उपयोग करता है।

कई प्रोटीन एंजाइमों की तरह धातु बंधन भी कई राइबोजाइम के कार्य के लिए महत्वपूर्ण होता है। अधिकांश ये अंतःक्रियाएं फॉस्फेट पृष्ठवंश और न्यूक्लियोटाइड के आधार दोनों का उपयोग करते हैं, जिससे भारी गठनात्मक परिवर्तन होते हैं धातु की उपस्थिति में फॉस्फोडिएस्टर रीढ़ की हड्डी के दरार के लिए दो तंत्र वर्ग होते हैं। जो पहले क्रियाविधि में आंतरिक 2'-OH समूह एक SN2 क्रियाविधि में फॉस्फोरस केंद्र पर आक्रमण करता है। तथा धातु आयन पहले फॉस्फेट ऑक्सीजन का समन्वय करने के बाद में ऑक्सीजन को स्थिर करके इस प्रतिक्रिया को बढ़ावा देते हैं। दूसरा तंत्र भी एक SN2 विस्थापन का अनुसरण करता है, लेकिन न्यूक्लियोफाइल स्वयं RNA के अतिरिक्त पानी या बहिःप्रेरित हाइड्रॉक्सिल समूहों से आता है। सबसे छोटा राइबोजाइम UUU है, जो Mn2+ की उपस्थिति में पहले तंत्र के माध्यम से GAAA टेट्रान्यूक्लियोटाइड के G और A के बीच दरार को बढ़ावा दे सकता है। पूरक टेट्रामर के अतिरिक्त यह ट्रिन्यूक्लियोटाइड इस प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है, इसका कारण यह हो सकता है, कि UUU-AAA युग्मन 64 अनुरूपताओं में सबसे कमजोर और सबसे लचीले ट्राइन्यूक्लियोटाइड होते है, जो Mn2+ के लिए बाध्यकारी साइट प्रदान करता है।

फास्फोरिल स्थानांतरण को धातु आयनों के बिना भी उत्प्रेरित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, अग्नाशय राइबोन्यूक्लिएज ए और हेपेटाइटिस डेल्टा विषाणु (एचडीवी) राइबोजाइम आरएनए रीढ़ की हड्डी के विदलन को धातु आयनों के बिना अम्ल क्षार उत्प्रेरण के माध्यम से उत्प्रेरित कर सकते हैं। हेयरपिन राइबोजाइम भी धातु आयनों के बिना आरएनए के स्व-विभाजन को उत्प्रेरित कर सकता है, लेकिन तंत्र अभी भी स्पष्ट नहीं होता है।।

राइबोजाइम सक्रियण एन्ट्रापी को कम करके आसन्न अमीनो अम्ल के बीच पेप्टाइड बंधन के गठन को भी उत्प्रेरित कर सकता है।



गतिविधियाँ
हालांकि अधिकांश कोशिकाओं में राइबोज़ाइम काफी दुर्लभ होते हैं, लेकिन जीवन के लिए कभी-कभी उनकी भूमिका आवश्यक होती है। उदाहरण के लिए, राइबोसोम का कार्यात्मक भाग जैविक उपकरण जो आरएनए को प्रोटीन में अनुवादित करती है, मौलिक रूप से एक राइबोज़ाइम होते है, जो आरएनए तृतीयक संरचनात्मक  रूपांकनों से बना होता है, जो अधिकांश सहकारकों के रूप में  Mg2+  जैसे धातु आयनों से समन्वित होते हैं। एक प्रारूप प्रणाली में उत्प्रेरक के साथ पूरक 3 आधार जोड़े के साथ चार-न्यूक्लियोटाइड सब्सट्रेट के ट्रांस-फेनिलएलनिन  को उत्प्रेरित करने वाले पांच-न्यूक्लियोटाइड आरएनए में  द्विसंयोजक  उद्धरणों की कोई आवश्यकता नहीं होती है, जहां C3 राइबोजाइम के खंडन द्वारा उत्प्रेरक/सब्सट्रेट तैयार किया गया था। सर्वश्रेष्ठ अध्ययन किए गए राइबोज़ाइम संभवतः वे होते हैं, जो स्वयं को या अन्य आरएनए को काटते हैं, जैसा कि सेश और ऑल्टमैन द्वारा मूल खोज में किया गया था। हालांकि, राइबोजाइम को प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला को उत्प्रेरित करने के लिए प्रतिरूपित किया जा सकता है (नीचे देखें), जिनमें से कई जीवन में हो सकते हैं, लेकिन कोशिकाओं में खोजे नहीं गए हैं।

आरएनए एक चैपरोनिन  के समान तरीके से एक  प्रिओन के पैथोलॉजिकल प्रोटीन  रासायनिक संरचना  की तह को उत्प्रेरित कर सकता है।

राइबोजाइम और जीवन की उत्पत्ति
आरएनए एक वंशानुगत अणु के रूप में भी कार्य कर सकता है, जिसने वाल्टर गिल्बर्ट  को यह प्रस्ताव देने के लिए प्रोत्साहित किया कि, दूर के अतीत में कोशिका डीएनए और प्रोटीन के बीच इन कार्यों को विभाजित करने के अतिरिक्त आनुवंशिक पदार्थ और संरचनात्मक और उत्प्रेरक अणु दोनों के रूप में आरएनए का उपयोग करती थी, जैसा कि वे आज हैं। इस परिकल्पना को जीवन की उत्पत्ति की आरएनए विश्व परिकल्पना के रूप में भी जाना जाता है। चूंकि न्यूक्लियोटाइड  और आरएनए और इस प्रकार राइबोज़ाइम अकार्बनिक रसायनों द्वारा उत्पन्न हो सकते हैं, वे पहले एंजाइमों के लिए उम्मीदवार होते हैं, और वास्तव में पहले प्रतिलिपिकारों अर्थात सूचना युक्त मैक्रो-अणु जो स्वयं को दोहराते हैं। 2002 में स्व-प्रतिकृति राइबोजाइम का एक उदाहरण वर्णित किया गया था, जो दो सबस्ट्रेट्स को अपनी एक सटीक प्रति उत्पन्न करने के लिए लिगेट करता है। आरएनए की उत्प्रेरक गतिविधि की खोज ने जीवन की उत्पत्ति के चिकन और अंडा के विरोधाभास को हल किया, पेप्टाइड और न्यूक्लिक अम्ल केंद्रीय धर्म सिद्धांत की उत्पत्ति की समस्या को हल किया। इस परिदृश्य के अनुसार, जीवन के मूल में सभी एंजाइमेटिक गतिविधि और आनुवंशिक सूचना संकेतन एक अणु आरएनए द्वारा की गई थी।

प्रयोगशाला में राइबोज़ाइम का उत्पादन किया गया है, जो बहुत विशिष्ट परिस्थितियों में सक्रिय  मोनोमर्स  से अन्य आरएनए अणुओं के संश्लेषण को उत्प्रेरित करने में सक्षम होता हैं, इन अणुओं को  आरएनए पोलीमरेज़  राइबोज़ाइम के रूप में भी जाना जाता है। पहला आरएनए पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम 1996 में रिपोर्ट किया गया था, और लंबाई में 6 न्यूक्लियोटाइड तक आरएनए बहुलक को संश्लेषित करने में सक्षम था। यादृच्छिक आरएनए अनुक्रमों के एक बड़े निकाय से एक आरएनए लिगेज राइबोज़ाइम पर उत्परिवर्तन और चयन किया गया है, जिसके परिणामस्वरूप 2001 में बेहतर राउंड -18 पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम का वियोजन हुआ, जो लंबाई में 14 न्यूक्लियोटाइड तक आरएनए बहुलक को उत्प्रेरित कर सकता है। राउंड-18 राइबोजाइम पर आगे के चयन के आवेदन पर, बी6.61 राइबोजाइम उत्पन्न हुआ और 24 घंटे में प्राइमर टेम्पलेट में 20  न्यूक्लियोटाइड  तक जोड़ने में सक्षम था, जब तक कि यह अपने फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड के क्लीवेज द्वारा विघटित नहीं हो जाता है। रेफरी नाम = pmid17586759 >

जिस दर पर राइबोजाइम एक आरएनए अनुक्रम को पोलीमराइज़ कर सकते हैं, जब यह एक मिसेल के अन्दर होता है, तो यह मूल रूप से बढ़ जाता है।

tC19Z राइबोज़ाइम अगला खोजा गया राइबोज़ाइम था, जो 0.0083 म्यूटेशन/न्यूक्लियोटाइड की निष्ठा के साथ 95 न्यूक्लियोटाइड तक जोड़ सकता है। रेफरी नाम = pmid21474753 > इसके बाद, शोधकर्ताओं द्वारा tC9Y राइबोजाइम की खोज की गई थी और आगे चलकर 206 न्यूक्लियोटाइड्स तक आरएनए स्ट्रैंड्स को शून्य से कम तापमान पर यूटेक्टिक चरण की स्थिति में संश्लेषित करने में सक्षम था, तथा जो स्थितियां पहले राइबोजाइम पोलीमरेज़ गतिविधि को बढ़ावा देने के लिए दिखाई गई थीं।

आरएनए पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम (आरपीआर) जिसे tC9-4M भी कहा जाता है, शारीरिक स्तरों के पास मैग्नीशियम आयन सांद्रता में आरएनए श्रृंखलाओं को स्वयं से अधिक (अर्थात 177 nt से अधिक) पॉलीमराइज़ करने में सक्षम था, जबकि पहले RPRs को 200mM तक के प्रीबायोटिक रूप से अनुमानित सांद्रता की आवश्यकता होती थी। इसे प्राप्त करने के लिए आवश्यक एकमात्र कारक एक बहुत ही सरल अमीनो अम्ल बहुलक, लाइसिन डिकैप्टाइड की उपस्थिति होती थी।

उस बिंदु द्वारा संश्लेषित सबसे जटिल आरपीआर को 24-3 कहा जाता था, जो न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों की पर्याप्त विविधता के अनुक्रमों को पोलीमराइज़ करने और आरएनए सबस्ट्रेट्स के जटिल माध्यमिक संरचनाओं के माध्यम से मार्गनिर्देशन करने में सक्षम था, जो पिछले राइबोजाइम के लिए दुर्गम होता था। वास्तव में यह प्रयोग टीआरएनए अणु को संश्लेषित करने के लिए राइबोज़ाइम का उपयोग करने वाला पहला प्रयोग था

24-3 राइबोज़ाइम, तझुंग तथा कई अन्य के साथ प्रारम्भ किया गया था। 38-6 कहे जाने वाले कृत्रिम परिवेशीय विकास द्वारा एक आरएनए पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम प्राप्त करने के लिए चयन के एक और 14 राउंड लागू किए गए, जिसमें जटिल आरएनए अणुओं की प्रतिलिपि करण करने की गतिविधि का एक अभूतपूर्व स्तर होता है। हालांकि, यह राइबोजाइमस्वयं को प्रतिलिपि करण करने में असमर्थ होता है और इसके आरएनए उत्पादों में उच्च उत्परिवर्तन दर  होती है। बाद के एक अध्ययन में शोधकर्ताओं ने 38-6 राइबोजाइम के साथ प्रारम्भ किया तथा 52-2 राइबोजाइम उत्पन्न करने के लिए चयन के 14 राउंड लागू किए, जो 38-6 की तुलना में फिर से कई गुना अधिक सक्रिय था तथा कक्षा लिगेज के पता लगाने योग्य और कार्यात्मक स्तर उत्पन्न करना प्रारम्भ कर सकता है, हालांकि यह अभी भी T-7 आरएनए पोलीमरेज़ जैसे प्रोटीन द्वारा उसी आकार की प्रतिलिपि बनाने की तुलना में अपनी निष्ठा और कार्यक्षमता में सीमित था। रेफरी>

t5(+1) नामक एक आरपीआर एक समय में केवल एक न्यूक्लियोटाइड के अतिरिक्त तीनों न्यूक्लियोटाइड को जोड़ता है। यह हेटरोडिमेरिक आरपीआर हेयरपिन सहित 24-3 तक पहुंचने योग्य माध्यमिक संरचनाओं को मार्गनिर्देशन कर सकता है। जेड आरपीआर के रूप में ज्ञात पहले से संश्लेषित आरपीआर से प्राप्त आरएनए रूपांतर के प्रारंभिक पूल में दो अनुक्रम अलग-अलग उभरे और एक दूसरे पर पारस्परिक रूप से निर्भर होने के लिए विकसित होते है। टाइप-1 आरएनए उत्प्रेरक रूप से निष्क्रिय होने के लिए विकसित हुआ, लेकिन टाइप-5 आरएनए के साथ जटिल होने से इसकी पोलीमराइज़ेशन क्षमता में वृद्धि हुई और आरएनए आकार सब्सट्रेट के साथ आणविक पारस्परिक प्रभाव को सक्षम किया गया था, जिससे आकार को आरपीआर के आरएनए अनुक्रम से सीधे जोड़ने की आवश्यकता समाप्त हो गई, जो एक सीमा थी। पहले के अध्ययनों मे न केवल t5(+1) को आकार में बंधक की आवश्यकता नहीं होती थी, बल्कि प्रवेशिका की भी आवश्यकता नहीं थी, क्योंकि t5(+1) में टेम्पलेट को 3' → 5' और 5' 3 → 3' दोनों दिशाओं में पोलीमराइज़ करने की क्षमता होती थी।.

एक अत्यधिक विकसित आरएनए पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम एक विपरीत ट्रांसक्रिपटेस  के रूप में कार्य करने में सक्षम था, अर्थात यह एक आरएनए आधार पट्ट का उपयोग करके एक डीएनए प्रालिपिकरण को संश्लेषित कर सकता है। इस तरह की गतिविधि को पृथ्वी पर जीवन के प्रारंभिक इतिहास के दौरान आरएनए से डीएनए जीनोम में संक्रमण के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है। विपरीत ट्रांसक्रिप्शन क्षमता एक प्रारंभिक आरएनए आश्रित आरएनए पोलीमरेज़ राइबोज़ाइम के द्वितीयक कार्य के रूप में उत्पन्न हो सकती है

एक आरएनए अनुक्रम जो द्वैधीकृत आरएनए पर आक्रमण करने में सक्षम राइबोज़ाइम में बदल जाता है, एक खुले होलोपोलीमरेज़ शैलसंघ में पुनर्व्यवस्थित होता है और फिर एक विशिष्ट आरएनए प्रोत्साहकम अनुक्रम की खोज करता है, और मान्यता पर फिर से एक प्रक्रियात्मक रूप में पुनर्व्यवस्थित होता है, जो अनुक्रम के एक पूरक प्रपथ को पोलीमराइज़ करता है। यह राइबोजाइम 107 न्यूक्लियोटाइड्स तक द्वैधीकृत आरएनए को विस्तारित करने में सक्षम होता है, तथा ऐसा पॉलीमराइज़ किए जा रहे अनुक्रम को  बंधक करने की आवश्यकता के बिना करता है।

कृत्रिम राइबोजाइम
जीवित जीवों में मौजूद राइबोजाइम की खोज के बाद से, प्रयोगशाला में बने नए सिंथेटिक राइबोजाइम के अध्ययन में रुचि रही है। उदाहरण के लिए, कृत्रिम रूप से उत्पादित स्व-समाशोधन आरएनए जिनमें अच्छी एंजाइमेटिक गतिविधि होती है, का उत्पादन किया गया है। तांग और ब्रेकर यादृच्छिक-अनुक्रम आरएनए से उत्पन्न आरएनए के इन विट्रो चयन द्वारा पृथक स्व-समाशोधन आरएनए। उत्पादित किए गए कुछ सिंथेटिक राइबोजाइम में उपन्यास संरचनाएं थीं, जबकि कुछ प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले हैमरहेड राइबोजाइम के समान थे। 2015 में, शिकागो में नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी  और  इलिनोइस विश्वविद्यालय  के शोधकर्ताओं ने एक टीथर्ड राइबोसोम का निर्माण किया है जो सेल के भीतर सभी प्रोटीन और एंजाइम पैदा करने वाले प्रामाणिक सेलुलर घटक के साथ-साथ काम करता है।  राइबोसोम-टी, या रिबो-टी कहा जाता है, कृत्रिम राइबोसोम माइकल ज्वेट और अलेक्जेंडर मैनकिन द्वारा बनाया गया था। कृत्रिम राइबोजाइम बनाने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकों में निर्देशित विकास शामिल है। यह दृष्टिकोण एक उत्प्रेरक और एक सूचनात्मक बहुलक दोनों के रूप में आरएनए की दोहरी प्रकृति का लाभ उठाता है, जिससे एक अन्वेषक के लिए पोलीमरेज़ एंजाइम का उपयोग करके आरएनए उत्प्रेरक की विशाल आबादी का उत्पादन करना आसान हो जाता है। राइबोजाइम को रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस के साथ रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस के साथ विभिन्न  सीडीएनए  में बदलकर उत्परिवर्तित किया जाता है और त्रुटि-प्रवण पीसीआर के साथ प्रवर्धित किया जाता है। इन प्रयोगों में चयन पैरामीटर अक्सर भिन्न होते हैं।  [[ लिगेज  राइबोजाइम ]] के चयन के लिए एक दृष्टिकोण में  बायोटिन  टैग का उपयोग करना शामिल है, जो सब्सट्रेट से जुड़े  सहसंयोजक बंधन  हैं। यदि एक अणु में वांछित लिगेज गतिविधि होती है, तो सक्रिय अणुओं को पुनर्प्राप्त करने के लिए एक  streptavidin  मैट्रिक्स का उपयोग किया जा सकता है।

लिंकन और जॉयस ने पूर्व-संश्लेषित अत्यधिक पूरक ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स के शामिल होने के माध्यम से, लगभग एक घंटे में आत्म-प्रतिकृति में सक्षम राइबोजाइम लिगेज विकसित करने के लिए इन विट्रो विकास में उपयोग किया। हालांकि सच्चे उत्प्रेरक नहीं, कृत्रिम स्व-क्लीविंग राइबोस्विच  का निर्माण, जिसे एप्टाजाइम कहा जाता है, अनुसंधान का एक सक्रिय क्षेत्र भी रहा है। राइबोस्विच नियामक आरएनए रूपांकन हैं जो अनुवाद को विनियमित करने के लिए एक छोटे अणु लिगैंड के जवाब में अपनी संरचना बदलते हैं। जबकि कई ज्ञात प्राकृतिक राइबोस्विच हैं जो मेटाबोलाइट्स और अन्य छोटे कार्बनिक अणुओं की एक विस्तृत श्रृंखला को बांधते हैं, राइबोसविच पर आधारित केवल एक राइबोजाइम का वर्णन किया गया है, ग्लम्स ग्लूकोसामाइन-6-फॉस्फेट सक्रिय राइबोजाइम। स्व-क्लीविंग राइबोस्विच को चिह्नित करने में प्रारंभिक कार्य  थियोफाइलिइन  को  लिगैंड  के रूप में उपयोग करने पर केंद्रित था। इन अध्ययनों में एक आरएनए हेयरपिन बनता है जो  राइबोसोम बाइंडिंग साइट  को अवरुद्ध करता है, इस प्रकार अनुवाद को रोकता है। लिगैंड की उपस्थिति में, इन मामलों में थियोफिलाइन, नियामक आरएनए क्षेत्र को बंद कर दिया जाता है, जिससे राइबोसोम लक्ष्य जीन को बांधने और अनुवाद करने की अनुमति देता है। इस आरएनए इंजीनियरिंग का अधिकांश काम तर्कसंगत डिजाइन और पहले से निर्धारित आरएनए संरचनाओं पर आधारित था, जैसा कि उपरोक्त उदाहरणों में निर्देशित विकास के बजाय था। हाल ही के काम ने राइबोजाइम राइबोस्विच में उपयोग किए जाने वाले लिगैंड को थाइमिन पाइरोफॉस्फेट (2) को शामिल करने के लिए विस्तृत किया है।  प्रतिदीप्ति-सक्रिय सेल छँटाई  का उपयोग इंजीनियरिंग aptazymes के लिए भी किया गया है।

अनुप्रयोग
जीन थेरेपी (3) के माध्यम से रोग के उपचार के लिए राइबोजाइम प्रस्तावित और विकसित किए गए हैं। एक चिकित्सीय के रूप में आरएनए आधारित एंजाइमों का उपयोग करने की एक बड़ी चुनौती शरीर में उत्प्रेरक आरएनए अणुओं का कम आधा जीवन है। इसका मुकाबला करने के लिए, आरएनए स्थिरता में सुधार के लिए राइबोज पर 2' की स्थिति को संशोधित किया जाता है। राइबोजाइम जीन थेरेपी का एक क्षेत्र आरएनए-आधारित वायरस का निषेध रहा है।

एचआईवी आरएनए के खिलाफ निर्देशित एक प्रकार का सिंथेटिक राइबोजाइम जिसे जीन शीयर कहा जाता है, विकसित किया गया है और एचआईवी संक्रमण के लिए नैदानिक ​​परीक्षण में प्रवेश किया है। इसी तरह, राइबोजाइम को हेपेटाइटिस सी वायरस आरएनए, सार्स कोरोनावायरस (SARS-CoV) को लक्षित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एडेनोवायरस और इन्फ्लूएंजा ए और बी वायरस आरएनए।   राइबोजाइम वायरस के जीनोम के संरक्षित क्षेत्रों को साफ करने में सक्षम है जो स्तनधारी सेल संस्कृति में वायरस को कम करने के लिए दिखाया गया है। शोधकर्ताओं के इन प्रयासों के बावजूद, ये परियोजनाएं प्रीक्लिनिकल चरण में बनी हुई हैं।

ज्ञात राइबोजाइम
स्वाभाविक रूप से होने वाली राइबोजाइम कक्षाएं अच्छी तरह से मान्य हैं:


 * GIR1 ब्रांचिंग राइबोजाइम
 * GlmS ग्लूकोसामाइन-6-फॉस्फेट सक्रिय राइबोजाइम
 * ग्रुप I कैटेलिटिक इंट्रोन सेल्फ-स्प्लिसिंग इंट्रोन
 * ग्रुप II इंट्रोन सेल्फ-स्प्लिसिंग इंट्रॉन -  स्प्लिसोसोम  संभवतः ग्रुप II सेल्फ-स्प्लिसिंग राइबोजाइम से प्राप्त होता है।
 * हेयरपिन राइबोजाइम
 * हैमरहेड राइबोजाइम
 * हेपेटाइटिस डेल्टा वायरस राइबोजाइम
 * राइबोसोमल आरएनए - सभी जीवित कोशिकाओं में पाया जाता है और प्रोटीन बनाने के लिए  अमीनो अम्ल  को जोड़ता है।
 * RNase पी
 * ट्विस्टर राइबोजाइम
 * ट्विस्टर बहन राइबोजाइम
 * वीएस राइबोजाइम
 * पिस्तौल राइबोजाइम
 * हैचेट राइबोजाइम
 * वाइरोइड्स

यह भी देखें

 * डीऑक्सीराइबोजाइम
 * स्पीगेलमैन मॉन्स्टर
 * उत्प्रेरण
 * एंजाइम
 * आरएनए विश्व परिकल्पना
 * पेप्टाइड न्यूक्लिक एसिड
 * न्यूक्लिक एसिड एनालॉग्स
 * पीएएच विश्व परिकल्पना
 * घातीय संवर्धन द्वारा लिगैंड्स का व्यवस्थित विकास
 * बीई आरएनए

बाहरी संबंध

 * Tom सेश's Short Talk: "Discovering Ribozymes"