Der Mechanismus der RNA‐Spaltung durch Umesterung – eine vereinheitlichende Analyse des aktuellen Diskussionsstandes

Die unterschiedlichen Mechanismen der RNA‐Hydrolyse werden gegenwärtig intensiv untersucht. Der erste Schritt der Reaktionssequenz ist eine Spaltung und Umesterung, bei der eine 2′‐OH‐Gruppe eine 3′,5′‐Phosphodiesterbindung angreift und die 5′‐Gruppe verdrängt, der zweite die Öffnung des entstandenen cyclischen 2′,3′‐Phosphodiesters. Die Komplikationen bei dieser Reaktion rühren von den unterschiedlichen möglichen Wegen her, an denen spezifische und allgemeine Säuren und Basen als Katalysatoren beteiligt sind. Außerdem gibt es unterschiedliche Ansichten über den Protonierungsgrad der Phosphodiester und aller unter den verschiedenen experimentellen Bedingungen als Zwischenprodukte auftretenden Phosphorane. Hier werden Untersuchungen zum Mechanismus der spezifischen und allgemeinen Säure‐ und Basenkatalyse bei der Hydrolyse von RNA und RNA‐Analoga sowie Interpretationen der experimentellen Befunde präsentiert. Dazu gehören auch theoretische Rechnungen, Untersuchungen zur Kinetik, Bestimmungen der p K a ‐Werte, Isotopeneffekte, Hammett‐ und Brønsted‐Beziehungen sowie Modellbetrachtungen. Neuere Analysen des Reaktionsmechanismus von RNase A werden ebenfalls diskutiert. Einleitend werden zwei Mechanismen für die Spaltung und Umesterung vorgestellt, die die bekannten Daten miteinander in Einklang bringen und die sich nur in der Rolle der Phosphorane und ihres Protonierungsgrades unterscheiden. Danach werden die Literaturdaten analysiert, die diese Mechanismen stützen.