RIBOZIM DAN RNA WORLD

RIBOZIM DAN RNA WORLD

Dalam proses evolusi, nampaknya RNA adalah molekul kehidupan pertama yng muncul di muka bumi ini. Molekul RNA memiliki kemampuan merakit dan menduplikasi dirinya sendiri dalam kondisi bumi di masa lampau. Meskipun sebagian besar enzim di masa kini adalah protein, ternyata RNA juga memiliki kemampuan enzimatis untuk mengkatalis reaksi tanpa bantuan protein. Hal ini menunjukkan bahwa asam nukleat primitif dapat mereplikasi dirinya sendiri.

Terdapat suatu gagasan bahwa organisme yang pertama kali muncul di muka bumi ini telah memiliki gen dan enzim yang terbuat dari RNA yang disebut “RNA world”. Gagasan ini diajukan oleh Walter Gilbert pada tahun 1986 dalam menghadapi paradox bahwa asam nukleat diperlukan untuk mensintesis protein, sementara enzim yang terbuat dari protein ternyata dibutuhkan untuk mereplikasi asam nukleat.

Gagasan RNA world dari Gilbert tahun 1986 menyatakan bahwa RNA memiliki kemampuan ganda sebagai asam nukleat sekaligus sebagai enzim. Walau peran sebagai enzim kini sebagian besar telah dilakukan oleh protein, serta DNA sebagai pembawa informasi genetik, RNA tetap memiliki posisi transisi sebagai gen dan enzim. Berikut adalah contoh peran RNA dalam melakukan reaksi enzimatik sekaligus perannya dalam mengkode informasi genetik.

• Ribozim: ribozim adalah sebuah molekul RNA yang dapat berperan sebagai enzim. Sebagai enzim senyawa ini dapat mengkatalis sejumlah besar molekul lain tanpa mengubah keadaan dirinya selama reaksi. Saat ini telah banyak ribozim yang telah diidentifikasi. Salah satunya adalah ribonuklease P, yaitu ribosomal RNA yang berperan dalam sintesis protein. Enzim ini mempunyai komponen RNA dan protein yang mengatur transfer molekul RNA. Bagian RNA ribonuklease P berperan menjalakan reaksi, sedangkan bagian protein melekatkan ribozim dan tRNA.

• Self-splicing intron (“group I” introns): intron ini adalah contoh RNA yang bersifat katalitik. Gen pada sel eukariot pada umumnya disisipi non-coding region yang disebut intron. Intron ini harus dilepaskan dari mRNA sebelum ditranslasi menjadi protein dengan bantuan spliceosome atau molekul RNA kecil lainnya. Akan tetapi intron juga memiliki kemampuan untuk melepaskan dirinya dari mRNA tanpa bantuan siapapun. Intron semacam ini dapat dijumpai pada kelompok protozoa, mitokondria sel fungi, dan kloroplas sel tumbuhan.

• Viroid: viroid adalah molekul RNA yang dapat menginfeksi tanaman. RNA  semacam ini mampu mereplikasi dirinya sendiri.

• RNA polimerase: RNA polimerase yang dibutuhkan sebagai primer untuk untai DNA baru memiliki kemampuan dalam inisiasi dan pemanjangan. Oleh karena itu diduga RNA polimerase telah ada sebelum DNA polimerase tercipta di muka bumi ini.

• Molekul RNA kecil: RNA semacam ini digunakan dalam berbagai keperluan, antara lain berperan dalam melepas untaian intron, modifikasi dan editing mRNA.

• Riboswitch: bila tidak terdapat protein regulator, maka senyawa ini berperan dalam pengendalian ekspresi gen.

Dalam hal ini masih terdapat pertanyaan tentang kemampuan RNA dalam menyalin dirinya tanpa bantuan dari DNA atau protein. Sebuah percobaan yang menggunakan molekul RNA buatan menunjukkan bahwa molekul RNA tersebut memiliki kemampuan ligase primitif. Ribozim ligase tersebut dapat menyambung dua untai RNA sebagaimana protein enzim pada sel masa kini. Pada tahap selanjutnya ribozim tersebut digunakan sebagai template untuk membentuk RNA komplementer dengan tingkat akurasi 96-99%. Akan tetapi proses ini berjalan sangat lambat. Tidak seperti polimerase pada umumnya yang tetap menempel pada template untuk menambahkan nukleotida, ribozim melakukan tugasnya dengan cara melepaskan diri dari template setelah menambahkan sebuah nukleotida.

Masalah lain pada konsep RNA world adalah bahwa RNA jauh lebih reaktif daripada DNA. Meskipun RNA dapat disintesis dengan mudah, akan tetapi senyawa ini tidak stabil. DNA yang terbentuk lebih lambat sebenarnya juga dapat terbentuk dalam kondisi bumi yang primitif. Sebuah lautan yang dikenal sebagai primitive soup bisa sesungguhnya dapat mengandung campuran asam nukleat RNA atau DNA, protein, lipida, dan karbohidrat. Pada akhirnya dapat diduga bahwa sebelum tercipta RNA dan DNA, primitive soup memiliki sejenis asam nukleat hybrid yang memiliki sifat keduanya.