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Concept
DNAzyme
Résumé
Deoxyribozymes, also called DNA enzymes, DNAzymes, or catalytic DNA, are DNA oligonucleotides that are capable of performing a specific chemical reaction, often but not always catalytic. This is similar to the action of other biological enzymes, such as proteins or ribozymes (enzymes composed of RNA).
However, in contrast to the abundance of protein enzymes in biological systems and the discovery of biological ribozymes in the 1980s,
there is only little evidence for naturally occurring deoxyribozymes.
Deoxyribozymes should not be confused with DNA aptamers which are oligonucleotides that selectively bind a target ligand, but do not catalyze a subsequent chemical reaction.
With the exception of ribozymes, nucleic acid molecules within cells primarily serve as storage of genetic information due to its ability to form complementary base pairs, which allows for high-fidelity copying and transfer of genetic information. In contrast, nucleic acid molecules are more limited in their catalytic ability, in comparison to protein enzymes, to just three types of interactions: hydrogen bonding, pi stacking, and metal-ion coordination. This is due to the limited number of functional groups of the nucleic acid monomers: while proteins are built from up to twenty different amino acids with various functional groups, nucleic acids are built from just four chemically similar nucleobases. In addition, DNA lacks the 2'-hydroxyl group found in RNA which limits the catalytic competency of deoxyribozymes even in comparison to ribozymes.
In addition to the inherent inferiority of DNA catalytic activity, the apparent lack of naturally occurring deoxyribozymes may also be due to the primarily double-stranded conformation of DNA in biological systems which would limit its physical flexibility and ability to form tertiary structures, and so would drastically limit the ability of double-stranded DNA to act as a catalyst; though there are a few known instances of biological single-stranded DNA such as multicopy single-stranded DNA (msDNA), certain viral genomes, and the replication fork formed during DNA replication.
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Ribozyme
right|thumb|Le ribozyme en tête de marteau présent dans le génome de certains viroïdes de plantes Les ribozymes sont des ARN qui possèdent la propriété de catalyser une réaction chimique spécifique. Le terme « ribozyme » est un mot-valise formé à partir des mots « acide ribonucléique » et « enzyme ». La découverte de ces molécules dans les années 1980, indépendamment par Tom Cech et Sidney Altman, a été une grande surprise car jusqu'alors, les protéines étaient les seules macromolécules biologiques connues pour catalyser des réactions chimiques.
Hypothèse du monde à ARN
Lhypothèse du monde à ARN (RNA world) est une hypothèse selon laquelle l'acide ribonucléique serait le précurseur de toutes les macromolécules biologiques et particulièrement de l'ADN et des protéines. Cette hypothèse permet une explication de l'apparition des différentes fonctions biologiques dans le cadre de l'étude des origines de la vie. L'hypothèse du monde à acide ribonucléique (ARN) est que l'ARN était la principale — et sans doute la seule — forme de vie avant l'émergence de la première cellule à ADN.