Рибонуклеинова киселина
РНК е акроним на рибонуклеинова киселина - нуклеинова киселина. Познати са много различни видове.
РНК се различава физически от ДНК: ДНК съдържа две преплетени вериги, а РНК - само една. РНК също така съдържа различни бази от ДНК. Тези бази са следните:
(А) аденин
(G) Гуанин
(В) цитозин
(U) Урацил
Аденинът образува връзки с урацил, а гуанинът - с цитозин. По този начин казваме, че аденинът е комплементарен на урацила, а гуанинът - на цитозина. Първите три бази се срещат и в ДНК, но урацилът замества тимина като допълнение към аденина.
РНК също съдържа рибоза за разлика от дезоксирибозата, която се съдържа в ДНК. Тези разлики водят до това, че РНК е химически по-реактивна от ДНК. Това я прави по-подходяща молекула за участие в клетъчните реакции.
РНК е носител на генетична информация в някои вируси, особено в ретровирусите, като вируса на ХИВ. Това е единственото изключение от общото правило, че ДНК е наследствената субстанция.
Синтез на протеини РНК
Месинджър РНК
Основната функция на РНК е да пренася информацията за аминокиселинната последователност от гените до мястото, където протеините се сглобяват върху рибозомите в цитоплазмата.
Това става чрез месинджър РНК (мРНК). Единичната верига ДНК е проектът за мРНК, която се транскрибира от тази верига ДНК. Последователността от базови двойки се транскрибира от ДНК с помощта на ензим, наречен РНК полимераза. След това мРНК се придвижва от ядрото към рибозомите в цитоплазмата, за да образува белтъци. МРНК превежда последователността от базови двойки в последователност от аминокиселини, за да образува белтъци. Този процес се нарича транслация.
ДНК не напуска ядрото по различни причини. ДНК е много дълга молекула и е свързана с белтъци, наречени хистони, в хромозомите. мРНК, от друга страна, е в състояние да се движи и да реагира с различни клетъчни ензими. След като бъде транскрибирана, мРНК напуска ядрото и се придвижва към рибозомите.
Два вида некодиращи РНК помагат в процеса на изграждане на протеини в клетката. Това са трансферната РНК (тРНК) и рибозомната РНК (рРНК).
тРНК
Трансферната РНК (тРНК) е къса молекула от около 80 нуклеотида, която пренася специфична аминокиселина към полипептидната верига в рибозомата. За всяка аминокиселина има различна тРНК. Всяка от тях има място за прикрепване на аминокиселината и антикодон, който съответства на кодона на мРНК. Например кодоните UUU или UUC кодират аминокиселината фенилаланин.
рРНК
Рибозомната РНК (рРНК) е каталитичният компонент на рибозомите. Еукариотните рибозоми съдържат четири различни молекули рРНК: 18S, 5,8S, 28S и 5S рРНК. Три от молекулите на рРНК се синтезират в ядрото, а една се синтезира на друго място. В цитоплазмата рибозомната РНК и белтъкът се комбинират, за да образуват нуклеопротеин, наречен рибозома. Рибозомата свързва мРНК и извършва синтеза на белтъци. Няколко рибозоми могат да бъдат прикрепени към една мРНК по всяко време. рРНК е изключително разпространена и съставлява 80 % от 10 mg/ml РНК, която се намира в типичната цитоплазма на еукариот.
snRNAs
Малките ядрени РНК (snRNA) се свързват с протеини, за да образуват сплайсозоми. Сплицозомите управляват алтернативния сплайсинг. Гените кодират протеини в части, наречени екзони. Тези части могат да бъдат съединени по различни начини, за да се получат различни мРНК. По този начин от един ген могат да се получат много протеини. Това е процесът на алтернативно сплайсинг. Всички нежелани версии на белтъка се раздробяват от протеази и химическите частици се използват отново.
Структура на зряла еукариотна мРНК. Напълно обработената мРНК включва 5' капачка, 5' UTR, кодиращ регион, 3' UTR и поли(А) опашка. UTR = нетранслиран регион
Регулаторни РНК
Съществуват редица РНК, които регулират гените, т.е. регулират скоростта, с която гените се транскрибират или транслират.
миРНК
Микро РНК (miRNA) действат, като се присъединяват към ензим и блокират мРНК или ускоряват нейното разграждане. Това се нарича РНК интерференция.
siRNA
Малките интерфериращи РНК (понякога наричани заглушаващи РНК) се намесват в експресията на определен ген. Те са доста малки (20/25 нуклеотида) двойноверижни молекули. Откриването им предизвика рязък скок в биомедицинските изследвания и разработването на лекарства.
Паразитни и други РНК
Ретротранспозони
Транспозоните са само един от няколкото вида подвижни генетични елементи. Ретротранспозоните се копират на два етапа: първо от ДНК в РНК чрез транскрипция, а след това от РНК обратно в ДНК чрез обратна транскрипция. След това копието на ДНК се вмъква в генома на ново място. Ретротранспозоните се държат много подобно на ретровирусите, като например ХИВ.
Вирусни геноми
Вирусните геноми, които обикновено са РНК, завладяват клетъчния механизъм и създават както нова вирусна РНК, така и белтъчната обвивка на вируса.
Геноми на фаги
Геномите на фагите са доста разнообразни. Генетичният материал може да бъде ssRNA (едноверижна РНК), dsRNA (двуверижна РНК), ssDNA (едноверижна ДНК) или dsDNA (двуверижна ДНК). Тя може да бъде дълга между 5 и 500 килобазови двойки с кръгово или линейно разположение. Бактериофагите обикновено са с размер между 20 и 200 нанометра.
Геномите на фагите могат да съдържат както четири гена, така и стотици гени.
Използва
Някои учени и лекари са използвали месинджър РНК във ваксини, за да лекуват рак и да предпазват хората от заболяване.
Въпроси и отговори
В: Какво означава РНК?
О: РНК означава рибонуклеинова киселина.
В: По какво РНК се различава физически от ДНК?
О: РНК съдържа само една единична нишка, докато ДНК съдържа две взаимно навити нишки.
В: Кои са различните бази, които се съдържат в РНК?
О: Различните бази, които се намират в РНК, са аденин, гуанин, цитозин и урацил.
В: Каква е схемата на свързване между базите на РНК?
О: Аденинът образува връзки с урацил, а гуанинът - с цитозин.
В: По какво РНК се различава химически от ДНК?
О: РНК съдържа рибоза вместо дезоксирибоза, което я прави по-химически реактивна от ДНК.
В: Каква е ролята на РНК в клетъчните реакции?
О: РНК е по-подходяща за участие в клетъчните реакции поради химическата си реактивност.
В: Кои вируси използват РНК като носител на генетична информация?
О: Някои вируси, особено ретровирусите като вируса на ХИВ, използват РНК като носител на генетична информация.
