РНК
РНК, аббревиатура рибонуклеиновой кислоты, комплексное соединение с высокой молекулярной массой, которое функционирует в синтезе клеточного белка и замещает ДНК(дезоксирибонуклеиновую кислоту) в качестве носителя генетических кодов в некоторых вирусах. РНК состоит из рибозных нуклеотидов (азотистых оснований, присоединенных к рибозному сахару), прикрепленных фосфодиэфирными связями, образующих пряди различной длины. Азотными основаниями в РНК являются аденин, гуанин, цитозин и урацил, который заменяет тимин в ДНК. Рибозный сахар РНК представляет собой циклическую структуру, состоящую из пяти атомов углерода и одного кислорода. Присутствие химически реакционной гидроксильной (-ОН) группы, присоединенной ко второй углеродной группе в молекулерибозного сахара, делает РНК подверженной гидролизу. Считается, что эта химическая лабильность РНК по сравнению с ДНК, которая не имеет реакционноспособной -OH-группы в том же положении на сахарном фрагменте (дезоксирибозе), является одной из причин того, что ДНК является предпочтительным носителем генетической информации в большинстве организмы. Структура молекулы РНК описывалась формулой RW Holley в 1965 году.
Структура РНК
Только ДНК не может объяснить экспрессию генов. РНК необходима, чтобы помочь выполнить инструкции в ДНК.
Подобно ДНК, РНК состоит из нуклеотида, состоящего из 5-углеродной сахара рибозы, фосфатной группы и азотистого основания. Однако существуют три основных различия между ДНК и РНК:
1. РНК использует сахарную рибозу вместо дезоксирибозы.
2. РНК обычно является одноцепочечной, а не двухцепочечной.
3. РНК содержит урацил вместо тимина.
Эти различия помогают ферментам в клетке отличать ДНК от РНК.
Типы РНК
| Тип | Роль |
| Мессина РНК (мРНК) | Переносит информацию из ДНК в ядро в рибосомы в цитоплазме |
| Рибосомная РНК (рРНК) | Структурная составляющая рибосом |
| Передача РНК (тРНК) | Переносит аминокислоты в рибосому во время трансляции, чтобы помочь построить аминокислотную цепь |
Генетический код
Первым шагом в декодировании генетических сообщений является транскрипция, в ходе которой нуклеотидная последовательность копируется из ДНК в РНК. Следующим шагом является объединение аминокислот вместе с образованием белка.
Порядок, в котором соединяются аминокислоты, определяет форму, свойства и функцию белка.
Четыре основания РНК образуют язык с четырьмя нуклеотидными основаниями: аденин (А), цитозин (С), гуанин (G) и урацил (U). Генетический код читается в трех базовых словах, называемых кодонами. Каждый кодон соответствует одной аминокислоте (или указывает начальную и конечную точки последовательности).
Транскрипция и перевод
В транскрипции последовательность ДНК переписывается или транскрибируется в аналогичный «алфавит» РНК. У эукариот молекула РНК должна подвергаться обработке, чтобы превратиться в зрелую мессию РНК (мРНК).
В переводе последовательность мРНК декодируется, чтобы указать аминокислотную последовательность полипептида. Трансляция имен отражает, что нуклеотидная последовательность последовательности мРНК должна быть переведена на совершенно другой «язык» аминокислот.
Мутации
Иногда клетки совершают ошибки при копировании их генетической информации, вызывая мутации. Мутации могут быть неактуальными или они влияют на то, как образуются белки и выражаются гены.
Замены
Замещение изменяет одну пару оснований путем замены одного основания для другого.
Существует три вида замещающих мутаций:
· Тихие мутации не влияют на последовательность аминокислот во время трансляции.
· Глубокие мутации приводят к стоп-кодону, где должна быть аминокислота, что приводит к преждевременному прекращению перевода.
· Миссенс-мутации изменяют аминокислоту, указанную кодоном.
Вставки и удаления
Вставка имеет место, когда одно или несколько оснований добавляют к последовательности ДНК. Удаление происходит тогда, когда одно или несколько оснований, удаляется из последовательности ДНК.
Поскольку генетический код считывается в кодонах (по три базы за раз), вставка или удаление оснований может изменить «рамку считывания» последовательности. Эти типы мутаций называются мутациями изменения рамки.
Как иллюстрирует этот пример, мутация изменения рамки изменяется, как нуклеотиды интерпретируются как кодоны за пределами мутации, и это, в свою очередь, может изменить аминокислотную последовательность.
Общие ошибки и неправильные представления
· Аминокислоты не образуются во время синтеза белка. Некоторые студенты считают, что целью синтеза белка является создание аминокислот. Тем не менее, аминокислоты не производятся во время трансляции, они используются в качестве строительных блоков для производства белков.
· Мутации не всегда имеют резкие или отрицательные эффекты. Часто люди слышат термин «мутация» в средствах массовой информации и понимают, что это означает, что у человека будет болезнь или уродство. Мутации являются источником генетического разнообразия, поэтому, хотя некоторые мутации вредны, большинство из них незаметны, а многие даже хороши!
· Вставки и делеции, кратные трем нуклеотидам, не будут приводить к мутационным изменениям. Скорее, одна или несколько аминокислот будут просто добавлены или удалены из белка. Однако вставки и делеции, которые не являются кратными трем нуклеотидам, могут радикально изменить аминокислотную последовательность белка.
РНК При Заболеваниях
Между РНК и болезнями человека обнаружены важные связи. Например, как описано ранее, некоторые miRNAs способны регулировать связанные с раком гены способами, которые способствуют развитию опухоли. Кроме того, дисрегуляция метаболизма miRNA была связана с различными нейродегенеративными заболеваниями, включая болезнь Альцгеймера. В случае других типов РНК тРНК могут связываться со специализированными белками, известными как каспазы, которые участвуют в апоптозе(запрограммированная гибель клеток). При связывании с белками каспазы тРНК ингибируют апоптоз; способность клеток избежать запрограммированной сигнализации смерти является отличительной чертой рака. Предполагается, что некодирующие РНК, известные как фрагменты, полученные из тРНК (tRF), играют роль в раке. Появление таких методов, как секвенирование РНК, привело к идентификации новых классов специфичных к опухоли транскриптов РНК, таких как MALAT1 (метастаз, связанный с транскриптом 1 аденокарциномы легких), повышенные уровни которых были обнаружены в различных раковых тканях и связаны с пролиферация и метастаз(распространение) опухолевых клеток.
Известно, что класс РНК, содержащий повторяющиеся последовательности, секвестрирует РНК-связывающие белки (RBPs), что приводит к образованию фокусов или агрегатов в нервных тканях. Эти агрегаты играют определенную роль в развитии неврологических заболеваний, таких как боковой амиотрофический склероз (ALS) и миотоническая дистрофия. Потеря функции, дисрегуляция и мутация различных ОДП были связаны с множеством заболеваний человека.
Ожидается открытие дополнительных связей между РНК и болезнью. Более глубокое понимание РНК и ее функций в сочетании с продолжающейся разработкой технологий секвенирования и усилиями по скринингу РНК и ОДП в качестве терапевтических целей, вероятно, облегчат такие открытия.
· Кунал Чаттерджи Яо Ван