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Ribozyt en englisch Ribocytes auch Ribocells sind hypothetische primitive Vorstufen heutiger Lebewesen die auf Ribonukle

Ribozyt

Ribozyten (englisch: Ribocytes, auch: Ribocells) sind hypothetische primitive Vorstufen heutiger Lebewesen, die auf Ribonukleinsäure (RNA) basieren und einen zentralen Baustein der RNA-Welt-Hypothese darstellen. Die RNA übernimmt in diesen Lebewesen sowohl die Funktion der Informationsspeicherung, welche in heutigen Organismen von Desoxyribonukleinsäuren (DNA) übernommen wird, als auch die Funktion der Katalyse chemischer Reaktionen, für welche in heutigen Organismen Proteine zuständig sind. Die hypothetische Existenz und die Evolution der Ribozyten kann mit dem Modell der Quasispezies beschrieben werden.

Eigenschaften Bearbeiten

Zu den grundlegenden Eigenschaften, welche eine Existenz von Lebewesen wie Ribozyten ermöglichen, zählen die Befähigung zur Vervielfältigung (Replikation) und Übersetzung (Translation) ihrer Erbinformation sowie das Vorhandensein eines zumindest primitiven Stoffwechsels. Mit der Entdeckung, dass die ribosomale RNA des Wimpertierchens Tetrahymena sich selbst spleißen kann, wurde 1982 erstmals der Nachweis katalytischer Eigenschaften von Ribonukleinsäuren (Ribozyme) erbracht. Darüber hinaus konnten RNA-Moleküle entdeckt werden, die wichtige Bestandteile des Zellstoffwechsels, einschließlich ihrer eigenen Bausteine, produzieren und sogar solche, die zur Replikation befähigt sind. Basierend auf experimentellen Daten mit Ribozymen wird angenommen, dass biochemische Prozesse in Ribozyten deutlich langsamer abliefen als in „modernen“ Zellen.

Eine Abgrenzung gegenüber der Umwelt, wie eine Zellmembran, gilt als eine wichtige Errungenschaft der Ribozyten und als eine Voraussetzung für ihre weitere Evolution. Es wird angenommen, dass zumindest ein Teil der RNA der Ribozyten direkt oder indirekt mit der Zellmembran verbunden war, um elementare Zellfunktionen, wie den Stofftransport durch die Zellmembran und die Zellform zu steuern.

Weiterentwicklung zur DNA-Welt Bearbeiten

Die Organisation der DNA, ihre Replikation und Transkription in RNA, geschieht bei heutigen Lebewesen (zellulären Organismen) stark unterschiedlich. Dabei gibt es zwei Gruppen: Auf der einen Seite stehen die Bakterien, auf der anderen Seite die Archaeen und die (vermutlich aus ihnen hervorgegangenen) Eukaryoten (letztere gekennzeichnet durch einen komplexen Aufbau mit abgegrenztem Zellkern). Diese Unterschiede haben sich zuletzt als so groß herausgestellt, dass inzwischen vermutet wird, beide Gruppen hätten jeweils für sich die Funktion der DNA als Träger der Erbinformation entwickelt. Beim DNA-Genom scheint in der heutigen belebten Welt also keine Homologie zu bestehen, die DNA-Welt wäre damit polyphyletisch. Die primordialen zellulären RNA-Organismen (Ribozyten) könnten die Fähigkeit zur Nutzung von DNA als Träger der Erbinformation mehrfach von (DNA-)Viren erworben haben. Diese Ansicht über den Ablauf des Übergangs von der RNA- in die DNA-Welt wird Out-of-Virus-Hypothese genannt. Die Funktion der Ribosomen beschränkte sich danach jeweils ganz oder weitestgehend auf die Proteinsynthese.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Schuster, P.; Eigen, M.: The hypercycle, a principle of natural self-organization. Springer-Verlag, Berlin 1979, ISBN 0-387-09293-5.
  2. Patrick Forterre, Mart Krupovic: The Origin of Virions and Virocells: The Escape Hypothesis Revisited. In: Viruses: Essential Agents of Life, Seite 43–60, Springer Link, 25. September 2012, ISBN 978-94-007-4898-9.
  3. Kruger K, Grabowski PJ, Zaug AJ, Sands J, Gottschling DE, Cech TR: Self-splicing RNA: autoexcision and autocyclization of the ribosomal RNA intervening sequence of Tetrahymena. In: Cell. 31. Jahrgang, Nr. 1, November 1982, S. 147–57, PMID 6297745.
  4. Unrau PJ, Bartel DP: RNA-catalysed nucleotide synthesis. In: Nature. 395. Jahrgang, Nr. 6699, September 1998, S. 260–3, doi:10.1038/26193, PMID 9751052.
  5. Johnston WK, Unrau PJ, Lawrence MS, Glasner ME, Bartel DP: RNA-catalyzed RNA polymerization: accurate and general RNA-templated primer extension. In: Science. 292. Jahrgang, Nr. 5520, Mai 2001, S. 1319–25, doi:10.1126/science.1060786, PMID 11358999.
  6. Lincoln TA, Joyce GF: Self-sustained replication of an RNA enzyme. In: Science. 323. Jahrgang, Nr. 5918, Februar 2009, S. 1229–32, doi:10.1126/science.1167856, PMID 19131595, PMC 2652413 (freier Volltext).
  7. Szostak JW, Bartel DP, Luisi PL: Synthesizing life. In: Nature. 409. Jahrgang, Nr. 6818, Januar 2001, S. 387–90, doi:10.1038/35053176, PMID 11201752.
  8. Joseph F. Sutherland: on The Origin Of Tha Bacteria And The Archaea, auf B.C vom 16. August 2014
  9. Patrick Forterre: Evolution - Die wahre Natur der Viren, in: Spektrum August 2017, S. 37 (Online-Artikel vom 19. Juli 2017)

Literatur Bearbeiten

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Ribozyten englisch Ribocytes auch Ribocells sind hypothetische primitive Vorstufen heutiger Lebewesen die auf Ribonukleinsaure RNA basieren und einen zentralen Baustein der RNA Welt Hypothese darstellen Die RNA ubernimmt in diesen Lebewesen sowohl die Funktion der Informationsspeicherung welche in heutigen Organismen von Desoxyribonukleinsauren DNA ubernommen wird als auch die Funktion der Katalyse chemischer Reaktionen fur welche in heutigen Organismen Proteine zustandig sind Die hypothetische Existenz und die Evolution der Ribozyten kann mit dem Modell der Quasispezies beschrieben werden 1 2 Inhaltsverzeichnis 1 Eigenschaften 2 Weiterentwicklung zur DNA Welt 3 Einzelnachweise 4 LiteraturEigenschaften BearbeitenZu den grundlegenden Eigenschaften welche eine Existenz von Lebewesen wie Ribozyten ermoglichen zahlen die Befahigung zur Vervielfaltigung Replikation und Ubersetzung Translation ihrer Erbinformation sowie das Vorhandensein eines zumindest primitiven Stoffwechsels Mit der Entdeckung dass die ribosomale RNA des Wimpertierchens Tetrahymena sich selbst spleissen kann wurde 1982 erstmals der Nachweis katalytischer Eigenschaften von Ribonukleinsauren Ribozyme erbracht 3 Daruber hinaus konnten RNA Molekule entdeckt werden die wichtige Bestandteile des Zellstoffwechsels einschliesslich ihrer eigenen Bausteine produzieren 4 und sogar solche die zur Replikation 5 6 befahigt sind Basierend auf experimentellen Daten mit Ribozymen wird angenommen dass biochemische Prozesse in Ribozyten deutlich langsamer abliefen als in modernen Zellen Eine Abgrenzung gegenuber der Umwelt wie eine Zellmembran gilt als eine wichtige Errungenschaft der Ribozyten und als eine Voraussetzung fur ihre weitere Evolution 7 Es wird angenommen dass zumindest ein Teil der RNA der Ribozyten direkt oder indirekt mit der Zellmembran verbunden war um elementare Zellfunktionen wie den Stofftransport durch die Zellmembran und die Zellform zu steuern Weiterentwicklung zur DNA Welt BearbeitenDie Organisation der DNA ihre Replikation und Transkription in RNA geschieht bei heutigen Lebewesen zellularen Organismen stark unterschiedlich Dabei gibt es zwei Gruppen Auf der einen Seite stehen die Bakterien auf der anderen Seite die Archaeen und die vermutlich aus ihnen hervorgegangenen Eukaryoten letztere gekennzeichnet durch einen komplexen Aufbau mit abgegrenztem Zellkern Diese Unterschiede haben sich zuletzt als so gross herausgestellt dass inzwischen vermutet wird beide Gruppen hatten jeweils fur sich die Funktion der DNA als Trager der Erbinformation entwickelt 8 Beim DNA Genom scheint in der heutigen belebten Welt also keine Homologie zu bestehen die DNA Welt ware damit polyphyletisch Die primordialen zellularen RNA Organismen Ribozyten konnten die Fahigkeit zur Nutzung von DNA als Trager der Erbinformation mehrfach von DNA Viren erworben haben Diese Ansicht uber den Ablauf des Ubergangs von der RNA in die DNA Welt wird Out of Virus Hypothese genannt 9 Die Funktion der Ribosomen beschrankte sich danach jeweils ganz oder weitestgehend auf die Proteinsynthese Einzelnachweise Bearbeiten Schuster P Eigen M The hypercycle a principle of natural self organization Springer Verlag Berlin 1979 ISBN 0 387 09293 5 Patrick Forterre Mart Krupovic The Origin of Virions and Virocells The Escape Hypothesis Revisited In Viruses Essential Agents of Life Seite 43 60 Springer Link 25 September 2012 ISBN 978 94 007 4898 9 Kruger K Grabowski PJ Zaug AJ Sands J Gottschling DE Cech TR Self splicing RNA autoexcision and autocyclization of the ribosomal RNA intervening sequence of Tetrahymena In Cell 31 Jahrgang Nr 1 November 1982 S 147 57 PMID 6297745 Unrau PJ Bartel DP RNA catalysed nucleotide synthesis In Nature 395 Jahrgang Nr 6699 September 1998 S 260 3 doi 10 1038 26193 PMID 9751052 Johnston WK Unrau PJ Lawrence MS Glasner ME Bartel DP RNA catalyzed RNA polymerization accurate and general RNA templated primer extension In Science 292 Jahrgang Nr 5520 Mai 2001 S 1319 25 doi 10 1126 science 1060786 PMID 11358999 Lincoln TA Joyce GF Self sustained replication of an RNA enzyme In Science 323 Jahrgang Nr 5918 Februar 2009 S 1229 32 doi 10 1126 science 1167856 PMID 19131595 PMC 2652413 freier Volltext Szostak JW Bartel DP Luisi PL Synthesizing life In Nature 409 Jahrgang Nr 6818 Januar 2001 S 387 90 doi 10 1038 35053176 PMID 11201752 Joseph F Sutherland on The Origin Of Tha Bacteria And The Archaea auf B C vom 16 August 2014 Patrick Forterre Evolution Die wahre Natur der Viren in Spektrum August 2017 S 37 Online Artikel vom 19 Juli 2017 Literatur BearbeitenYarus M Primordial genetics phenotype of the ribocyte In Annu Rev Genet 36 Jahrgang 2002 S 125 51 doi 10 1146 annurev genet 36 031902 105056 PMID 12429689 Marcia Stone RNA s First Four Billion Years on Earth A Biography DNA has long been the scientific superstar now RNA is stealing the spotlight in BioScience Band 63 Nr 4 1 April 2013 S 247 252 doi 10 1525 bio 2013 63 4 3 PDF Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Ribozyt amp oldid 220283619