ARN funkcije, struktura in tipi

On RNA ali RNA (ribonukleinska kislina) je vrsta nukleinske kisline, ki je prisotna v evkariontskih, prokariotskih in virusnih organizmih. To je nukleotidni polimer, ki vsebuje štiri vrste dušikovih baz v svoji strukturi: adenin, gvanin, citozin in uracil.

RNA na splošno najdemo kot en sam pas (razen v nekaterih virusih), v linearnem ali tvori niz zapletenih struktur. Pravzaprav ima RNA strukturno dinamiko, ki je ne opazimo v propelerju z dvojnim DNK. Različne vrste RNA imajo zelo raznolike funkcije.

Ribosomske RNA so del ribosomov, struktur, odgovorne za sintezo beljakovin v celicah. Messenger RNA deluje kot posredniki in prenašajo genetske informacije na ribosoma, kar sporočilo prevede iz nukleotidnega zaporedja v aminokislino.

Prenosne RNA so odgovorne za aktiviranje in prenos različnih vrst aminokislin -20 v skupni - na ribosome. Obstaja molekula prenosa RNA za vsako aminokislino, ki prepozna zaporedje v messenger RNA.  

Poleg tega obstajajo tudi druge vrste RNA, ki niso neposredno vključene v sintezo beljakovin in sodelujejo pri regulaciji genov.

Struktura

Temeljne enote RNA so nukleotidi. Vsak nukleotid tvori dušikova baza (adenin, gvanin, citozin in uracil), pentoza in fosfatna skupina.

Nukleotidi

Dušikove baze izhajajo iz dveh temeljnih spojin: pirimidinov in purinov.

Osnove, pridobljene iz purinov, so adenin in gvanin, baze, ki izhajajo iz pirimidinov, pa so citozin in uracil. Čeprav so to najpogostejše baze, lahko nukleinske kisline predstavljajo tudi druge vrste baz, ki so manj pogoste.

Kar zadeva pentozo, so enote D-Ribyan. Zato se nukleotidi, ki sestavljajo RNA, imenujejo "ribonukleotidi".

RNA veriga

Nukleotide so združeni s kemičnimi povezavami, ki vključujejo fosfatno skupino. Če jih oblikujemo, je 5 'fosfatna skupina nukleotida povezana s hidroksilno skupino (-OH) na koncu 3' naslednjega nukleotida, s čimer ustvari povezavo tipa fosfodiesterja.

V celotni verigi nukleinske kisline imajo fosfodiesterske vezi enako orientacijo. Zato obstaja polarnost pramena, ki razlikuje med 3 'in koncem 5'.

S konvencijo je struktura nukleinskih kislin predstavljena s koncem 5 'na levi in ​​3' desno.

Produkt RNA transkripta DNK je preprosta veriga pasu, ki se v vijačni konformaciji zaradi zlaganja baz obrne v desno. Interakcija med purini je veliko večja od interakcije med dvema pirimidinoma, zaradi velikosti istega.

V RNA ne morete govoriti o tradicionalni in referenčni sekundarni strukturi, kot je DNK dvojni propeler. Tri -dimenzionalna struktura vsake molekule RNA je edinstvena in zapletena, primerljiva z beljakovinami (logično, ne moremo globalizirati strukture beljakovin).

Sile, ki stabilizirajo RNA

Obstajajo šibke interakcije, ki prispevajo k stabilizaciji RNA, zlasti zlaganju baz, kjer se nahajajo obroči drug na drugem. Ta pojav prispeva tudi k stabilnosti propelerja DNK.

Če molekula RNA najde dopolnilno zaporedje, jih je mogoče povezati in tvoriti dvojno verižno strukturo, ki se obrne v desno. Prevladujoča oblika je tipa A; Kar zadeva oblike z.

Na splošno obstajajo kratke sekvence (na primer UUGG), ki se nahajajo na koncu RNA in imajo posebnost oblikovanja Zanke stabilno. To zaporedje sodeluje pri zlaganju tridimenzionalne strukture RNA.

Poleg tega se lahko vodikove mostove oblikujejo na drugih mestih, ki niso značilna bazna parjenje (Au in CG). Ena od teh interakcij se pojavi med 2'-OH ribosa z drugimi skupinami.

Razjasnitev različnih struktur, ki jih najdemo v RNA, so služile za prikaz več funkcij te nukleinske kisline.

Vrste in funkcije RNA

Obstajata dve vrsti RNA: informativna in funkcionalna. RNA, ki sodelujejo pri sintezi beljakovin, spadajo v prvo skupino in delujejo kot posredniki procesa; Informativne RNA so messenger RNA.

V nasprotju s tem pa RNA, ki pripadajo drugemu razredu, funkcionalni, ne povzročajo nove molekule beljakovin in sama RNA je končni izdelek. To so prenosne RNA in ribosomalne RNA.

Vam lahko služi: endo agar: kaj je, fundacija, priprava, uporaba

V celicah sesalcev je 80 % RNA ribosomske RNA, 15 % je prenosna RNA in le majhen del ustreza Messenger RNA. Te tri vrste sodelujejo pri doseganju biosinteze beljakovin.

Med drugim obstajajo tudi majhne jedrske RNA, majhne citoplazemske in mikroarnske RNA. Vsaka najpomembnejša vrsta bo podrobno opisana:

Messenger RNA

V evkariotih je DNK omejena v jedru, medtem ko se sinteza beljakovin pojavlja v celični citoplazmi, kjer najdemo ribosome. Za to prostorsko ločitev mora obstajati mediator, ki sporočilo nosi iz jedra do citoplazme in ta molekula je messenger RNA.

Messenger RNA, skrajšana RNM, je vmesna molekula, ki vsebuje informacije, kodirane v DNK, in določa zaporedje aminokislin, ki bodo povzročile funkcionalni protein.

Izraz messenger RNA sta leta 1961 predlagala François Jacob in Jacques Monod za opis dela RNA, ki je sporočilo prenašala iz DNK v ribosome.

Proces sinteze RNM iz pramena DNK je znan kot transkripcija in se različno pojavlja med prokarioti in evkarioti. 

Gensko izražanje ureja več dejavnikov in je odvisno od potreb vsake celice. Transkripcija je razdeljena na tri stopnje: iniciacija, raztezanje in odpoved.

Transkripcija

Postopek podvajanja DNK, ki se pojavi v vsaki celični delitvi, kopira celoten kromosom. Vendar je postopek transkripcije veliko bolj selektiven, obravnava le obdelavo specifičnih segmentov pramena DNK in ne potrebuje temeljnega premaza.

V Escherichia coli -Najbolje preučene bakterije v bioloških znanosti. Encimska RNA polimeraza je odgovorna za sintezo RNA in, ko se transkripcija nadaljuje, se pramen DNK vrne v prvotno obliko.

Iniciacija, raztezanje in odpoved

Transkripcija se ne sproži na naključnih mestih v molekuli DNK; Obstajajo specializirana mesta za ta pojav, imenovana promotorji. V In. coli RNA polimeraza je povezana z osnovnimi pari nad belim območjem.

Zaporedja, kjer so transkripcijski faktorji povezani, so precej ohranjene med različnimi vrstami. Ena najbolj znanih promocijskih sekvenc je škatla Tata.

V raztezku encim RNA polimeraze doda nove nukleotide na konec 3'-OH po naslovu 5 'do 3'. Hidroksilna skupina deluje kot nukleofil in napade alfa fosfat nukleotida, ki bo dodan. Ta reakcija sprosti pirofosfat.

Za sintezo messenger RNA, ki je kopirana v naslovu 3 'do 5', se uporablja samo eden od DNK. Nukleotid, ki bo dodan, mora biti v skladu z osnovnim parjenjem: u se veseli in g s c.

RNA polimeraza ustavi postopek, ko najde bogate regije v citozinu in guanini. Končno je nova molekula RNA v sekciji ločena od kompleksa.

Transkripcija v prokariotih

V prokariotih lahko molekula messenger RNA kodira za več kot en protein.

Ko RNM kodira izključno za beljakovine ali polipeptid, se imenuje monocistronična mRNA, če pa kodirate za več kot en beljakovinski izdelek, je ARNM polistoničen (upoštevajte, da se v tem kontekstu izraz Cistron nanaša na gen).

Transkripcija v evkariotih

V evkariontskih organizmih je velika večina RNK monocistronika, transkripcijski stroji. Zanje je značilno, da imajo tri polimeraze, označene I, II in III RNA, vsaka s specifičnimi funkcijami.

I je odgovoren za sintezo pred-arnr, II sintetizira messenger RNA in nekaj posebnih RNK. Končno je III zadolžen za prenosne RNA, 5S ribosomal in druge majhne RNA.

Messenger RNA v evkariotih

Messenger RNA trpi vrsto specifičnih sprememb v evkariotih. Prvi vključuje dodajanje "kaperuze" v skrajnost 5 '. Kemično je Caperuza 7-metilguanin ostanek, zasidran do konca s povezavo tipa 5 ', 5'-trifosfat.

Funkcija tega območja je zaščiti RNA pred možno razgradnjo z ribonukleaze (encimi, ki razgradijo RNA v manjših komponentah).

Poleg tega pride do odstranitve 3 'konca in adeninski odpadki se doda od 80 do 250. Ta struktura je znana kot "rep" polia in služi kot sindikalna cona za več beljakovin. Ko prokarioti pridobijo rep polia.

Vam lahko služi: gosta vezivna tkanina: značilnosti in funkcije

Po drugi strani je ta glasnik prepisan z introni. Introni so DNK zaporedja, ki niso del gena, ampak to "prekinitev" omenjenega zaporedja. Introni ne prevajajo in jih je zato treba odpraviti iz glasnika.

Večina vretenčarjev ima introne, razen genov, ki jih kodirajo za histone. Podobno se lahko število intronov v genu razlikuje od nekaj do desetine teh.

Spajanje RNA

SPlesanje RNA ali procesa rezanja in spajanja je sestavljena iz izločanja intronov v selsorski RNA.

Nekateri introni, ki jih najdemo v jedrskih ali mitohondrijskih genih Spajanje Brez encima ali pomoči ATP. Namesto tega postopek izvede reakcije transceresterifikacije. Ta mehanizem so odkrili v ciliranem protozoanu Tetrahymena Thermophila.

V nasprotju s tem je še ena skupina glasnikov, ki ne morejo posredovati svojih Spajanje, Zato potrebujejo dodatne stroje. Ta skupina pripada dokaj veliko število jedrskih genov.

Postopek Spajanje Posreduje ga beljakovinski kompleks, imenovan ekspliktosom ali rezalni kompleks in sklep. Sistem je sestavljen iz specializiranih RNA kompleksov, imenovanih ribonukleoproteini majhno jedrsko (RNP).

Obstaja pet vrst RNP: U1, U2, U4, U5 in U6, ki so v jedru in posredujejo postopek Spajanje.

On Spajanje lahko ustvari več kot eno vrsto beljakovin -to je znano kot Spajanje Alternativa-, ker so eksoni fiksirani različno, ustvarjajo sorte ARN MESSERS.

Ribosomska RNA

Ribosomska RNA, skrajšana RNR, najdemo v ribosomih in sodeluje v biosintezi beljakovin. Zato je bistvena sestavina vseh celic.

Ribosomska RNA je povezana z beljakovinskimi molekulami (približno 100,. Razvrščeni so glede na njihov koeficient sedimentacije, označene s črkami s Svedbergove enote.

Ribosom je sestavljen iz dveh delov: glavna podenota in manjša podenota. Obe podenoti se med prokarioti in evkarioti razlikujeta glede na koeficient sedimentacije.

Prokarioti imajo veliko podenoto 50 -ih in majhne 30 -ih.

Geni, ki kodirajo ribosomske RNA, so v nukleolu, določenem območju jedra, ki ni membrana. Ribosomske RNA se v tej regiji prepisujejo z RNA polimerazo I.

V celicah, ki sintetizirajo velike količine beljakovin; Nukleolus je vidna struktura. Kadar pa zadevna celica ne zahteva velikega števila beljakovinskih produktov, je nukleolu skoraj neopazna struktura.

Ribosomska obdelava RNA

Velika ribosomska podenota 60s je povezana s fragmenti 28s in 5.8s. Glede na majhno podenoto (40 -ih) je povezana z 18s.

V zgornjih evkariotih je pred-arnr kodiran v transkripcijski enoti 45s, ki vključuje RNA polimerazo I. Ta prepis je obdelan v zrelem ribosomalnem reber 28S, 18S in 5.8s.

Z nadaljevanjem sinteze je pred-arnr povezan z različnimi beljakovinami in tvorjenimi delci ribonukleoproteinov. To ima vrsto naslednjih sprememb, ki vključujejo metilacijo iz 2'-OH skupine riboze in pretvorbo uridinskih odpadkov v psevdouridin.

Območje, v kateri se bodo te spremembe pojavile.

V nasprotju s preostalimi pred arnrjem 5S prepisuje RNA polimeraza III v nukleoplazmi in ne znotraj nukleola. Po sintetizaciji ga odpeljemo v nukleolus, da se sestavi z 28s in 5.8s, s čimer tvorijo ribosomske enote.

Na koncu postopka montaže se podenote prenesejo v citoplazmo z jedrskimi pore.

Poliribosomi

Zgodi se lahko, da molekula z messengerjem RNA hkrati povzroči več beljakovin in se pridruži več kot enemu ribosomu. Ko proces prevajanja napreduje, je konec messengerja prost in ga lahko zajame drug ribosom, začenši z novo sintezo.

Zato je običajno najti združene ribosome (med 3 in 10) v eni molekuli RNA z enim messengerjem in ta skupina se imenuje poliribosom.

Prenos RNA

Prenosna RNA je odgovorna za prenos aminokislin, ko proces sinteze beljakovin napreduje. Sestavljajo jih približno 80 nukleotidov (v primerjavi z messenger RNA, je "majhna") molekula.

Vam lahko služi: fiziološka prilagoditev

Struktura ima pregibe in križe, ki spominjajo na detelo s tremi rokami. Na enem koncu se nahaja adenilni obroč, kjer hidroksilna skupina ribosa medija združi z aminokislino, ki jo je treba prevažati.

Različne prenosne RNA so kombinirane izključno z eno od dvajset aminokislin, ki tvorijo beljakovine; Z drugimi besedami, vozilo prevaža temeljne bloke beljakovin. Kompleks prenosa RNA skupaj z aminokislino se imenuje amininoacil-arnt.

Poleg tega v postopku prevajanja - ki se pojavi zaradi ribosomov - vsaka prenosna RNA prepozna določen kodon v messenger RNA. Ko ga prepozna, se ustrezna aminokislina sprosti in postane del sintetiziranega peptida.

Da bi prepoznali vrsto aminokisline, ki jo je treba dostaviti, ima RNA "antikodon", ki se nahaja v srednjem območju molekule. Ta antikodon je sposoben oblikovati vodikove vezi z dopolnilnimi osnovami, ki so prisotne v DNK Messenger.

Mikroarn

Mikroarn ali Rnam sta enotna veriga, med 21 in 23 nukleotidi, katerih funkcija je uravnavanje izražanja genov. Ker se beljakovine ne prevede, se običajno imenuje RNA, ki ne kodira.

Tako kot druge vrste RNA je tudi obdelava mikroarnov zapletena in vključuje vrsto beljakovin.

Mikroarn izhaja iz daljših predhodnikov, imenovanih rnemi-Pri, izhaja iz prvega prepisa gena. V jedru celice so ti predhodniki spremenjeni v mikroprocesorskem kompleksu, rezultat pa je pred arnmi.

Pre-arnmi je 70 nukleotidnih vilic, ki nadaljujejo obdelavo v citoplazmi z encimom, imenovanim DiCer, ki sestavlja kompleks molk, ki ga povzroča RNA (RISC), in na koncu je Rnami sintetiziran.

Te RNA lahko uravnavajo gensko ekspresijo, saj se dopolnjujejo s posebnimi glasniki RNA. Ko se pritrdijo na cilj. Posledično ribosome ne more prevesti omenjenega prepisanega.

Utišanje RNA

Posebna vrsta mikroarna je majhna interferenčna RNA (ARNSI), imenovana tudi utišanje RNA. So kratka RNA, od 20 do 25 nukleotidov, kar ovira izražanje nekaterih genov.

So zelo obetavni instrumenti za raziskave, saj omogočajo utišanje gena, ki vas zanima in s tem preuči njihovo možno funkcijo.

Razlike med DNK in RNA

Čeprav sta DNK in RNA nukleinske kisline in lahko izgledata zelo podobno kot prvi pogled, se razlikujejo v več svojih kemičnih in strukturnih lastnostih. DNK je molekula z dvojnim pasom, RNA pa preprost pas.

Zato je RNA bolj vsestranska molekula in lahko sprejme široko paleto treh dimenzionalnih oblik. Vendar imajo nekateri virusi dvojni pas v svojem genetskem materialu.

V nukleotidih RNA je molekula sladkorja riboza, v DNK.

Fosfodiester vez v okostju DNK in RNA je nagnjena k počasnemu procesu hidrolize in brez prisotnosti encimov. V alkalnih pogojih se RNA hitro hidrolizira -hvala do dodatne hidroksilne skupine -medtem ko DNK ne.

Podobno so baze dušika, ki sestavljajo nukleotide v DNK, gvanin, adenin, timin in citozin; Po drugi strani pa v RNA Timina nadomesti Uracil. Uracil se lahko pari z adeninom, tako kot Timina v DNK.

Izvor in evolucija

RNA je edina znana molekula, ki lahko hkrati shrani informacije in katalizira kemične reakcije; Zato več avtorjev predlaga, da je molekula RNA ključna pri izvoru življenja. Presenetljivo je, da so substrati ribosomov druge molekule RNA.

Odkritje ribcimov je privedlo do biokemične redefinicije "encima" -od tega, preden je bil izraz uporabljen izključno za beljakovine s katalitično aktivnostjo -in pomagal podpreti scenarij, kjer se prvi načini življenja uporabljajo kot genetski material samo arn RNA.

Reference

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J et al. (2002). Biologija celične molekularne. 4. izdaja. New York: Garland Science. Od DNK do RNA. Na voljo na: NCBI.NLM.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov
2. Berg, j. M., Stryer, l., & Tymoczko, J. L. (2007). Biokemija. Sem se obrnil.
3. Campbell, n. Do., & Reece, J. B. (2007). biologija. Ed. Pan -american Medical.