RNA

generalitet

RNA, eller ribonukleinsyre, er nukleinsyren involvert i prosessene for koding, dekoding, regulering og ekspresjon av gener. Gen er mer eller mindre lange segmenter av DNA, som inneholder den grunnleggende informasjonen for proteinsyntese.

Figur: Nitrogenbaser i et RNA-molekyl. Fra wikipedia.org

I svært enkle termer er RNA avledet fra DNA og representerer molekylet som passerer mellom det og proteiner. Noen forskere kaller det "ordboken for oversettelsen av DNA-språk i språket av proteiner".

RNA-molekylene kommer fra unionen, i kjeder, av et variabelt antall ribonukleotider. En fosfatgruppe, en nitrogenbasert base og et sukker med 5 karbonatomer, kalt ribose, deltar i dannelsen av hvert enkelt ribonukleotid.

Hva er RNA?

RNA, eller ribonukleinsyre, er en biologisk makromolekyl som tilhører kategorien av nukleinsyrer, som spiller en sentral rolle i genereringen av proteiner som starter fra DNA .

Genereringen av proteiner (som også er biologiske makromolekyler) inkluderer en serie av cellulære prosesser som til sammen kalles proteinsyntese .

DNA, RNA og proteiner er grunnleggende for å sikre overlevelse, utvikling og riktig funksjon av celler av levende organismer.

Hva er DNA?

DNA, eller deoksyribonukleinsyre, er den andre nukleinsyren som eksisterer i naturen, sammen med RNA.

Strukturelt lik ribonukleinsyre er deoksyribonukleinsyre den genetiske arven, det vil si "genbutikken", som finnes i celler av levende organismer. Dannelsen av RNA og, indirekte, den av proteiner, avhenger av DNA.

HISTORIA AV RNA

Figur: ribose og deoksyribose

RNA-forskning begynte etter 1868, da Friedrich Miescher oppdaget nukleinsyrer.

De første viktige funnene i denne forbindelse er datert mellom andre deler av 1950-tallet og første del av 1960-tallet. Blant forskerne som deltok i disse funnene, fortjener Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies og Robert Holley en spesiell omtale.

I 1977, en gruppe forskere, ledet av Philip Sharp og Richard Roberts, dechifrerte intron splicing prosessen.

I 1980 identifiserte Thomas Cech og Sidney Altman ribozymer.

* Vær oppmerksom på: for å lære om intron spleising og ribozymer, se kapitlene dedikert til RNA syntese og funksjoner.

struktur

Fra et kjemisk-biologisk synspunkt er RNA en biopolymer . Biopolymerer er store naturlige molekyler, resultatet av foreningen, i kjeder eller filamenter, av mange mindre molekylære enheter, kalt monomerer .

Monomerer som utgjør RNA er nukleotider .

RNA er, som vanlig, en enkelt kjede

RNA-molekyler er molekyler som vanligvis består av enkle nukleotidkjeder ( polynukleotidfilamenter ).

Lengden på cellulære RNA varierer fra mindre enn hundre til til og med flere tusen nukleotider.

Antall nukleotider er en funksjon av det aktuelle molekylets rolle.

Sammenligning med DNA

I motsetning til RNA er DNA en biopolymer som vanligvis dannes av to tråder av nukleotider.

Sammen med disse to polynukleotidfilamenter har motsatt orientering og innpakning seg i hverandre, gå til å komponere en dobbel spiral kjent som " dobbelt helix ".

Et generisk humant DNA-molekyl kan inneholde ca. 3, 3 milliarder nukleotider per filament .

GENERISK STRUKTUR AV EN NUKLEOTID

Per definisjon er nukleotider molekylenhetene som utgjør RNA- og DNA-nukleinsyrer.

Fra det strukturelle synspunktet resulterer et generisk nukleotid fra sammensetningen av tre elementer, som er:

• En fosfatgruppe, som er et derivat av fosforsyre;
• En pentose, det er et sukker med 5 karbonatomer;
• En nitrogenholdig base, som er et aromatisk heterocyklisk molekyl.

Pentosen er det sentrale elementet i nukleotidene, da fosfatgruppen og den nitrogenbaserte basen binder seg til den.

Figur: Elementer som utgjør et generisk nukleotid av en nukleinsyre. Som det kan sees, blir fosfatgruppen og nitrogenbasen bundet til sukker.

Den kjemiske bindingen som holder pentosen og fosfatgruppen sammen er en fosfodiesterbinding, mens den kjemiske bindingen som forener pentosen og nitrogenbasen er et N-glykosidbinding .

HVA ER RNA PENTOSOEN?

Premise: Kjemister har tenkt å nummerere kolene som utgjør de organiske molekylene, på en måte som forenkler studien og beskrivelsen. Her da blir de 5 kullene av en pentose: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 og karbon 5. Kriteriet for tildeling av tallene er ganske komplekst, og derfor anser vi det hensiktsmessig å utelate forklaringen.

Sukkeret med 5 karbonatomer, som skiller strukturen av RNA-nukleotider, er ribose .

Av de 5 karbonatomene av ribose fortjener de en spesiell omtale:

• Karbon 1, fordi det er det som binder seg til nitrogenbasen, gjennom et N-glykosidbinding.
• Carbon 2, fordi det er det som diskriminerer pentosen av RNA-nukleotider fra pentosen av DNA-nukleotider. Koblet til karbonet 2 av RNA er det et oksygenatom og et hydrogenatom som sammen danner en hydroksylgruppe OH .
• Karbon 3, fordi det er det som deltar i koblingen mellom to påfølgende nukleotider .
• Carbon 5, fordi det er det som går med fosfatgruppen, gjennom en fosfodiesterbinding.

På grunn av tilstedeværelsen av ribose-sukker kalles RNA-nukleotider ribonukleotider .

Sammenligning med DNA

Pentosen som utgjør DNA-nukleotidene, er deoksyribose .

Deoksyribose er forskjellig fra ribose på grunn av mangel på oksygenatomer på karbon 2.

Således mangler det OH-hydroksylgruppen som karakteriserer 5-karbon RNA-sukker.

På grunn av tilstedeværelsen av deoksyribose-sukker er DNA-nukleotider også kjent som deoksyribonukleotider .

Typer Nukleotider og nitrogen baser

RNA har 4 forskjellige typer nukleotider .

Bare den nitrogenbaserte basen skiller disse 4 forskjellige typer nukleotider.

Av åpenbare grunner er det derfor 4 nitrogenbaserte baser av RNA, spesielt: adenin (forkortet som A), guanin (G), cytosin (C) og uracil (U).

Adenin og guanin tilhører klassen av puriner, aromatiske heterocykliske forbindelser med dobbelt ring.

Cytosin og uracil faller derimot inn i kategorien pyrimidiner, aromatiske heterocykliske forbindelser med en ring.

Sammenligning med DNA

De nitrogenbaserte basene som skiller DNA-nukleotidene, er de samme som for RNA, bortsett fra uracil. I stedet for sistnevnte er det en nitrogenbasert base som kalles tymin (T), som tilhører kategorien pyrimidiner.

BOND AMONG THE NUCLEOTIDES

Hvert nukleotid som danner en hvilken som helst RNA-streng binder til neste nukleotid, ved hjelp av en fosfodiesterbinding mellom karbonet 3 i sin pentose og den umiddelbart etterfølgende nukleotidfosfatgruppe.

Slutten av en RNA-molekyl

Ethvert RNA-polynukleotidfilament har to ender, kjent som 5'-enden (les "ender først fem") og ender 3 ' (leser "tips tre først").

Ved konvensjon har biologer og genetikere fastslått at 5'- enden representerer hodet til et RNA-filament, mens 3'-enden representerer sin hale .

Fra det kjemiske synspunkt faller 5'-enden sammen med fosfatgruppen av det første nukleotid av polynukleotidkjeden, mens 3'-enden faller sammen med hydroksylgruppen plassert på karbonet 3 av det siste nukleotidet i den samme kjeden.

Det er på grunnlag av denne organisasjonen at i de genetiske og molekylærbiologiske bøkene beskrives polynukleotidstrenger av en hvilken som helst nukleinsyre som følger: P-5 '→ 3'-OH (* NB: bokstaven P angir atomen av fosfor av fosfatgruppen).

Ved å anvende konseptene 5'-ender og 3'-ender til et enkelt nukleotid er 5'- enden av sistnevnte fosfatgruppen bundet til karbon 5, mens dens 3'-ende er hydroksylgruppen kombinert med karbon 3.

I begge tilfeller er leseren oppfordret til å være oppmerksom på den numeriske gjentakelsen: 5 'endefosfatgruppe på karbon 5 og 3' endehydroksylgruppe på karbon 3.

lokalisering

I kjernefysiske celler (dvs. med kjerner) av et levende vesen, kan RNA-molekyler finnes både i kjernen og i cytoplasma .

Denne brede lokaliseringen er avhengig av at noen av de cellulære prosessene, med RNA som hovedperson, ligger i kjernen, mens andre finner sted i cytoplasma.

Sammenligning med DNA

DNA av eukaryotiske organismer (derfor også menneskelig DNA) er plassert utelukkende inne i cellekjernen.

oppsummering

Prosessen med RNA-syntese er basert på et intracellulært enzym (dvs. plassert inne i cellen), kalt RNA-polymerase (NB: et enzym er et protein).

RNA-polymerasen i en celle bruker DNA, som er tilstede inne i kjernen i samme celle, som om det var en form, for å skape RNA.

Med andre ord, det er en slags kopimaskin som transkriberer hva som bringer DNA tilbake til et annet språk, som er RNA.

Videre tar denne prosessen med RNA-syntese, ved RNA-polymerase, det vitenskapelige navnet på transkripsjon .

Eukaryote organismer, som mennesker, har 3 forskjellige klasser av RNA-polymeraser : RNA-polymerase I, RNA-polymerase II og RNA-polymerase III.

Hver klasse av RNA-polymerase oppretter bestemte typer RNA, som, som leseren vil kunne fastslå i de neste kapitlene, har ulike biologiske roller i sammenheng med mobillivet.

HVORDAN POLYMERASE RNA virker

En RNA-polymerase er i stand til å:

• Gjenkjenne, på DNA, stedet hvorfra du skal begynne transkripsjonen,
• Bind til DNA,
• Separat de to polynukleotidstrenger av DNA (som holdes sammen av hydrogenbindinger mellom nitrogenbaser), slik at de bare virker på en streng, og
• Begynn syntesen av RNA-transkripsjonen.

Hvert av disse trinnene finner sted når en RNA-polymerase er i ferd med å utføre transskripsjonsprosessen. Derfor er de alle obligatoriske trinn.

RNA-polymerase syntetiserer RNA-molekylene i 5'-3'-retningen . Som det tilfører ribonukleotider til det naserende RNA-molekylet, beveger det seg til form-DNA-strengen i 3'- 5'-retningen .

MODIFIKASJONER AV RNA TRANSCRIPT

Etter transkripsjonen gjennomgår RNA noen modifikasjoner, inkludert: tilsetning av noen nukleotidsekvenser i begge ender, tap av såkalte introner (en prosess kjent som spleising ), etc.

Derfor, med hensyn til det opprinnelige DNA-segment, har det resulterende RNA noen forskjeller i forhold til lengden av polynukleotidkjeden (generelt er den kortere).

typer

Det finnes flere typer RNA .

Den mest kjente og studerte er: transport RNA (eller overførings-RNA eller tRNA ), messenger RNA (eller RNA messenger eller mRNA ), ribosomalt RNA (eller ribosomalt RNA eller rRNA ) og lite kjernefysisk RNA (eller lite kjernefysisk RNA eller snRNA ).

Selv om de dekker forskjellige spesifikke roller, bidrar tRNA, mRNA, rRNA og snRNA alle til realisering av et felles mål: proteinsyntese, startende fra nukleotidsekvensene som er tilstede i DNA'et.

ANDRE TYPER RNA STILL

I cellene av eukaryote organismer fant forskerne andre typer RNA, i tillegg til de fire nevnte ovenfor. For eksempel:

• Mikro-RNAene (eller miRNAene ), som er filamenter med lengde litt større enn 20 nukleotider, og
• RNA som utgjør ribozymer . Ribozymer er RNA-molekyler med katalytisk aktivitet, som for eksempel enzymer.

MiRNAer og ribozymer deltar også i prosessen med proteinsyntese, akkurat som tRNA, mRNA etc.

funksjon

RNA representerer det biologiske makromolekylet av passasje mellom DNA og proteiner, dvs. lange biopolymerer hvis molekylære enheter er aminosyrer .

RNA er sammenlignbar med en ordbok med genetisk informasjon, da den tillater å omdanne nukleotidsegmentene av DNA (som er så de såkalte gener) til aminosyrene av proteiner.

En av de hyppigste beskrivelsene av den funksjonelle rollen som dekkes av RNA, er: "RNA er nukleinsyren involvert i koding, dekoding, regulering og generasjon av gener".

RNA er en av de tre hovedelementene i den såkalte sentrale dogmen i molekylærbiologi, som sier: "RNA kommer fra DNA, hvorav proteiner er avledet" ( DNA → RNA → proteiner ).

Transskripsjon og overføring

Kort fortalt er transkripsjon serien av cellereaksjoner som fører til dannelsen av RNA-molekyler, utgående fra DNA.

Oversettelse, derimot, er settet av cellulære prosesser som slutter med produksjon av proteiner, utgående fra RNA-molekylene produsert under transkripsjonsprosessen.

Biologer og genetikere har laget termen "oversettelse", fordi fra nukleotidens språk passerer vi til aminosyrens språk.

TYPER OG FUNKSJONER

Transkripsjons- og oversettelsesprosessene ser alle de nevnte typer ANNs (tRNA, mRNA, etc.) som hovedpersoner:

• Et mRNA er et RNA-molekyl som koder for et protein . Med andre ord er mRNAer proteinene før prosessen med å oversette nukleotider til proteinaminosyrer.

  MRNAene gjennomgår flere modifikasjoner etter deres transkripsjon.

• TRNA er ikke-kodende RNA-molekyler, men er fortsatt essensielle for proteindannelse. Faktisk spiller de en nøkkelrolle i å dechifisere hva mRNA-molekylene rapporterer.

  Navnet "transport RNA" stammer fra det faktum at disse ANNs bærer dem en aminosyre. For å være mer presis, tilsvarer hver aminosyre et bestemt tRNA.

  TRNAer interagerer med mRNA gjennom tre spesifikke nukleotider av deres sekvens.

• RRNAene er RNA-molekylene som danner ribosomene . Ribosomer er komplekse cellulære strukturer som, som beveger seg langs mRNA, samler aminosyrene i et protein.

  En generisk ribosom inneholder, inne i noen steder, hvor den kan huse tRNAene og få dem til å møtes med mRNA. Det er her at de tre spesifikke nukleotidene nevnt ovenfor, interagerer med messenger-RNA.

• SnRNA er RNA-molekyler som deltar i spleiseringsprosessen av introner på mRNA. Introns er korte segmenter av ikke-kodende mRNA, ubrukelige for proteinsyntese formål.
• Ribozymer er RNA-molekyler som katalyserer kutting av ribonukleotidfilamenter, hvor det er nødvendig.

Figur: mRNA-oversettelse.