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[[Datei:Full length hammerhead ribozyme.png|mini|Modell eines Hammerhead-Ribozyms]]
'''Ribozyme''' (von '''Ribo'''nukleinsäure ([[RNA]]) und [[Enzym|En'''zym''']]) sind [[Katalysator|katalytisch]] aktive RNA-Moleküle, die wie [[Enzyme]] chemische Reaktionen katalysieren.

Für diese Entdeckung wurden [[Sidney Altman]] und [[Thomas R. Cech]] 1989 mit dem [[Nobelpreis für Chemie]] ausgezeichnet, da man bis zu diesem Zeitpunkt angenommen hatte, dass in der Zelle ausschließlich [[Protein]]e katalytische Aktivität besitzen. Weitreichende Auswirkungen hat die Entdeckung der Ribozyme vor allem im Bereich der [[Chemische Evolution|chemischen Evolution]], da sie die Hypothese der [[RNA-Welt]] stützt.

Jede [[Zelle (Biologie)|Zelle]] enthält etliche tausend Ribozyme, die sich strukturell unterscheiden und in etwa ein Dutzend Klassen aufgeteilt werden können. So katalysiert z. B. bei [[Prokaryoten]] die 23S-rRNA bzw. bei [[Eukaryoten]] die 28S-rRNA der [[Ribosom]]en die Knüpfung der [[Peptidbindung]] bei der [[Translation (Biologie)|Translation]] ([[Peptidyltransferase]]). Auch die [[Spliceosom]]en sind Ribozyme, hier katalysiert das enge Netzwerk der [[snRNA]]s das [[Spleißen (Biologie)|Spleißen]]. Sowohl im Ribosom als auch im Spliceosom gibt es auch Proteine; diese nehmen aber an der eigentlichen Reaktion nicht teil, sondern sorgen lediglich dafür, dass die RNA die richtige Struktur für die Katalyse einnimmt. Daneben gibt es auch Ribozyme, die völlig ohne Proteine auskommen, etwa das [[Hammerhead-Ribozym]], das einige [[Viren]] nutzen, um – anschaulich formuliert – ihre RNA auf die richtige Länge zu schneiden, oder das selbstspleißende [[Intron]] aus ''[[Tetrahymena|Tetrahymena thermophila]]'', für dessen Entdeckung der o. g. Nobelpreis verliehen wurde. Mehrere Klassen von Ribozymen schneiden sich selbst in die endgültig funktionsfähige Form (''self-cleaving'').

Im Reagenzglas wurde weiterhin eine ganze Reihe von Ribozymen entwickelt (meist per [[SELEX]]), die diverse Reaktionen katalysieren. Der Hauptunterschied zwischen Enzymen und Ribozymen liegt dabei in der geringeren [[Kinetik (Chemie)#Reaktionsgeschwindigkeit|Reaktionsgeschwindigkeit]] bei Ribozymen,<ref name="Tanner1999"/> nicht aber in der Vielfalt der katalysierten Reaktionen. Besonders interessant ist die Katalyse einer [[Diels-Alder-Reaktion]], da sie in der sehr frühen Phase der [[Evolution]] prinzipiell dazu gedient haben könnte, die Bausteine der RNA zu [[Synthese (Chemie)|synthetisieren]], sodass sich eine solche RNA selbst hätte [[Replikation|replizieren]] können. Sie würde damit ein wichtiges Zwischenglied zwischen chemischer und biologischer Evolution darstellen.

Spezielle Ribozyme können als [[RNA-Polymerasen#RNA-abhängige RNA-Polymerase-Ribozyme|RNA-Polymerasen]] sich autokatalytisch selbst replizieren.

== DNAzyme ==
Im Prinzip kann fast jede Nukleinsäure unter geeigneten Bedingungen in eine katalytische Sequenz evolvieren. Insbesondere für die DNA ist dies unter Laborbedingungen gelungen (so genannte Desoxyribozyme, auch DNAzyme). In der Natur wurde dies aber noch nicht beobachtet.<ref name="Gysbers2015"/><ref name="Borggräfe2022"/>

== Literatur ==
* Sven P. Thoms: ''Ursprung des Lebens.'' Fischer, Frankfurt '''2005''', ISBN 3-596-16128-2.
* Jon R. Lorsch, [[Jack W. Szostak]]: ''In vitro evolution of new ribozymes with polynucleotide kinase activity.'' In: ''[[Nature]]'', Band 371, Nr. 6492, 1. September 1994, S. 31–36; [[doi:10.1038/371031a0]], PMID 7521014 ({{enS}}).
* Thomas R. Cech, Olke C. Uhlenbeck: ''Hammerhead nailed down.'' In: ''[[Nature]]'', Band 372, Nr. 6501, 3. November 1994, S. 39–40, [[doi:10.1038/372039a0]] ({{enS}}).
* B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter: ''Molekularbiologie der Zelle.'' 4. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim '''2004''', ISBN 3-527-30492-4.
* Adam Roth, Zasha Weinberg u. a.: ''A widespread self-cleaving ribozyme class is revealed by bioinformatics.'' In: ''[[Nature]] Chemical Biology.'' 10, 2013, S. 56–60, [[doi:10.1038/nchembio.1386]] ({{enS}}).
* Nikolaos Papastavrou, David P. Horning, Gerald F. Joyce: ''RNA-catalyzed evolution of catalytic RNA.'' In: ''[[PNAS]]'', Band 121, Nr. 11, 4. März 2024, S. e23215921; [[doi:10.1073/pnas.2321592121]] ({{enS}}). Dazu:
** Claudia Krapp: [https://www.scinexx.de/news/biowissen/neuer-einblick-in-die-rna-welt/ Neuer Einblick in die „RNA-Welt“]. Wie sich RNA-Enzyme auf der Urerde evolutionär optimieren konnten. Auf: [[scinexx]].de vom 5. März 2024.
** [https://scitechdaily.com/unlocking-the-secrets-of-life-with-rnas-ancient-code/ Unlocking the Secrets of Life With RNA’s Ancient Code]. Auf: [[SciTechDaily]] vom 1. April 2024. Quelle: [[Salk Institute]].
* Edoardo Gianni, Samantha L.-Y. Kwok, Christopher J.-K. Wan, Kevin Goeij, Bryce E. Clifton, Enrico S. Colizzi, James Attwater, Philipp Holliger: ''A small polymerase ribozyme that can synthesize itself and its complementary strand.'' In: ''[[Science]]'', Band 391, Nr. 6789, 12, Februar 2026, S. 1022–1028; {{doi|10.1126/science.adt2760}}, {{PMC|7618777}}, PMID 41678588 ({{enS}}). Thema: das autokatalytische kurze Polymerase-Ribozym QT45 (Länge: 45 [[Nukleotid|nt]]). Dazu:
* Robert Czepel: [https://science.orf.at/stories/3234536/ Urzeugung: Möglicher Urkeim des Lebens entdeckt]. Auf: [[orf.at]] vom 12. März 2026.

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="Borggräfe2022">
Jan Borggräfe, Julian Victor, Hannah Rosenbach, Aldino Viegas, Christoph G. W. Gertzen, Christine Wuebben, Helena Kovacs, Mohanraj Gopalswamy, Detlev Riesner, Gerhard Steger, Olav Schiemann, Holger Gohlke, Ingrid Span, Manuel Etzkorn: ''Time-resolved structural analysis of an RNA-cleaving DNA catalyst.'' In: ''[[Nature]]'', Band 601, 6. Januar 2022, S. 144–149; {{doi|10.1038/s41586-021-04225-4}}, Epub: 23. Dezember 2021 ({{enS}}). Dazu:
* [https://scitechdaily.com/dnazymes-how-active-dna-biocatalysts-that-destroy-unwanted-rna-molecules-work/ DNAzymes – How Active DNA Biocatalysts That Destroy Unwanted RNA Molecules Work]. Auf: [[SciTechDaily]] vom 29. Dezember 2021. Quelle: [[Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf]].
</ref>
<ref name="Gysbers2015">
{{cite journal | author = R. Gysbers, K. TramK, J. Gu, Y. Li | title = Evolution of an Enzyme from a Noncatalytic Nucleic Acid Sequence | journal = Scientific Reports | volume = 5 | pages = 11405 | year = 2015 | pmid = 26091540 | pmc = 4473686 | doi = 10.1038/srep11405 |language=en }}
</ref>
<ref name="Tanner1999">
N. Kyle Tanner: ''Ribozymes: the characteristics and properties of catalytic RNAs.'' In: ''FEMS Microbiology Reviews'', Band 23, Nr. 3, Juni 1999, S. 257–275; {{doi|10.1111/j.1574-6976.1999.tb00399.x}} ({{enS}}).
</ref>
</references>

[[Kategorie:Enzym]]
[[Kategorie:RNA]]

Ribozym - Versionsgeschichte

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