Ribozima

Qué es la ribozima

Hasta 1982, una enzima era por definición una proteína. Las ribozimas rompieron ese monopolio: son moléculas de ARN que se pliegan en estructuras tridimensionales complejas y, gracias a esa geometría, estabilizan estados de transición y catalizan cortes o uniones en enlaces fosfodiéster, del mismo modo que una proteína enzimática estabiliza la reacción que acelera.

Thomas Cech propuso el término ribozyme uniendo "ribo" (de ácido ribonucleico) con "-zyme", la forma inglesa que procede del griego ζύμη (zýmē, "fermento") y que ya daba nombre a las enzimas. Es, en el fondo, un calco deliberado de enzyme que subraya la idea central: una enzima hecha de ARN. En español se adoptó como "ribozima" siguiendo el mismo patrón que "enzima"; la Real Academia Española todavía no recoge el término, aunque su uso es universal en los textos de bioquímica y biología molecular escritos en castellano.

Dos laboratorios, un mismo descubrimiento

En 1982, el equipo de Thomas Cech en la Universidad de Colorado estudiaba cómo madura el ARN ribosómico del protozoo ciliado Tetrahymena thermophila. El precursor de ese ARN llevaba un intrón del grupo I que, en el tubo de ensayo, se cortaba a sí mismo sin ninguna proteína presente: una guanosina libre bastaba como cofactor. La reacción era, literalmente, autocatalítica.

De forma independiente, Sidney Altman investigaba en Yale la ribonucleasa P, la enzima que recorta los precursores del ARN de transferencia en bacterias. Esa enzima tiene dos componentes, uno proteico y otro de ARN. Cecilia Guerrier-Takada, entonces investigadora posdoctoral en el laboratorio de Altman, separó ambos y demostró en 1983 que el componente de ARN, aislado, seguía cortando el sustrato. La proteína ayudaba en condiciones fisiológicas, pero no era ella la que catalizaba el corte.

Cech y Altman compartieron el Premio Nobel de Química de 1989. Walter Gilbert extrajo en 1986 la consecuencia más audaz del hallazgo: si el ARN podía a la vez almacenar información y catalizar reacciones, cabía imaginar un origen de la vida basado en moléculas de ARN autorreplicantes, sin proteínas ni ADN todavía en escena. Gilbert la llamó la hipótesis del "mundo de ARN", y sigue siendo, hoy, el marco de referencia dominante para pensar el origen de la catálisis biológica.

Grandes y pequeñas: los dos grupos de ribozimas naturales

Las ribozimas naturales se agrupan por tamaño y mecanismo. Entre las grandes están los intrones del grupo I (como el de Tetrahymena), los del grupo II, considerados ancestros probables del espliceosoma, y la subunidad de ARN de la ribonucleasa P. El propio ribosoma pertenece a esta categoría: quien forma el enlace peptídico durante la síntesis de proteínas es el ARN ribosómico de la subunidad mayor, no ninguna proteína del complejo.

Las pequeñas, de 30 a 150 nucleótidos, incluyen la ribozima de cabeza de martillo, la de horquilla y la del virus de la hepatitis delta. Todas cortan su propio ARN durante la replicación de ciertos virus y patógenos vegetales. Algunas necesitan iones metálicos divalentes para catalizar; otras se las arreglan sin ellos, una diferencia que durante años alimentó el debate sobre si el metal participaba directamente en la química de la reacción o solo estabilizaba el plegamiento.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra ribozima?

Thomas Cech la formó combinando "ribo" (de ácido ribonucleico) con "-zyme", del griego ζύμη, "fermento". Es un calco deliberado de enzyme que insiste en la idea de "enzima de ARN". En español se adaptó como "ribozima", siguiendo el patrón de "enzima".

¿Catalizan las ribozimas los mismos tipos de reacción que las enzimas proteicas?

No. Su repertorio químico es mucho más estrecho: sobre todo, corte y unión de enlaces fosfodiéster en cadenas de ARN. Las enzimas proteicas cubren, en cambio, reacciones de oxidorreducción, transferencias de grupos fosfato o metilo, y muchas más. Esa disparidad de repertorio es una de las razones que se manejan para explicar por qué las proteínas acabaron desplazando al ARN como catalizadores principales a lo largo de la evolución.

¿Qué relación hay entre la ribozima y el espliceosoma?

Estrecha. El centro catalítico del espliceosoma está formado casi por completo por moléculas de snRNA (en concreto, U2 y U6), no por proteínas. En la práctica, funciona como una ribozima asistida por un armazón proteico, y se piensa que desciende de los intrones autocatalíticos del grupo II.

¿Tienen aplicación médica?

En investigación, sí. Se han diseñado ribozimas artificiales capaces de cortar secuencias concretas de ARN mensajero para silenciar genes determinados, una estrategia explorada frente a infecciones virales y algunas enfermedades genéticas. Su desarrollo clínico, sin embargo, ha quedado en buena parte por detrás de otras tecnologías de silenciamiento génico más recientes.

Referencias

1. The Nobel Foundation. The Nobel Prize in Chemistry 1989: Sidney Altman and Thomas R. Cech.
2. Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular (SEBBM). El ácido ribonucleico, ¿una pista sobre el inicio de la vida?
3. Cooper GM. RNA Processing and Turnover. The Cell: A Molecular Approach. NCBI Bookshelf.
4. MedlinePlus. ¿Qué es el ADN no codificante?