Funkcje, struktura i typy ARN

On RNA lub RNA (kwas rybonukleinowy) jest rodzajem kwasu nukleinowego obecnego w organizmach eukariotycznych, prokariotowych i wirusowych. Jest to polimer nukleotydowy, który zawiera cztery rodzaje zasad azotu w swojej strukturze: adenina, guanina, cytozyna i uracyl.

RNA jest na ogół występując jako pojedynczy pasmo (z wyjątkiem niektórych wirusów), w liniowej lub tworzących serię złożonych struktur. W rzeczywistości RNA ma dynamizm strukturalny, którego nie obserwuje się w podwójnym śmigieniu DNA. Różne typy RNA mają bardzo różnorodne funkcje.

RNA rybosomalne są częścią rybosomów, struktur odpowiedzialnych za syntezę białek w komórkach. Messenger RNA funkcjonuje jako pośredniki i transport informacji genetycznych do rybosomu, co przekłada wiadomość z sekwencji nukleotydowej na aminokwas.

RNA transferu są odpowiedzialne za aktywację i przenoszenie różnych rodzajów aminokwasów -20 w rybosomach. Istnieje transferowa cząsteczka RNA dla każdego aminokwasu, która rozpoznaje sekwencję w posłańcym RNA.  

Ponadto istnieją inne rodzaje RNA, które nie są bezpośrednio zaangażowane w syntezę białek i uczestniczą w regulacji genów.

Struktura

Podstawowymi jednostkami RNA są nukleotydy. Każdy nukleotyd jest tworzony przez podstawę azotu (adeninę, guaninę, cytozynę i uracyl), pentozę i grupę fosforanową.

Nukleotydy

Podstawy azotowe pochodzą z dwóch fundamentalnych związków: pirymidyn i puryn.

Podstawą pochodzącymi z puryn są adenina i guanina, a zasady pochodzące z pirymidyn to cytozyna i uracyl. Chociaż są to najczęstsze zasady, kwasy nukleinowe mogą również prezentować inne typy podstaw, które są rzadsze.

Jeśli chodzi o pentose, są to jednostki D-Ribyan. Dlatego nukleotydy tworzące RNA nazywane są „rybonukleotydami”.

Łańcuch RNA

Nukleotydy są ze sobą połączone przez powiązania chemiczne, które obejmują grupę fosforanową. Aby je utworzyć, grupa fosforanowa nukleotydu 5 'jest powiązana z grupą hydroksylową (-OH) na końcu 3' następującego nukleotydu, tworząc w ten sposób łącze typu fosfodiestra.

W łańcuchu kwasu nukleinowego wiązania fosfodiestra mają taką samą orientację. Dlatego istnieje biegunowość nici, rozróżniająca między 3 'a końcem 5'.

Zgodnie z konwencją struktura kwasów nukleinowych jest reprezentowana z końcem 5 'po lewej i prawej 3'.

Produkt RNA transkrypcji DNA jest prostym łańcuchem pasm, który zwraca się w prawo, w konformacji spiralnej ze względu na układanie podstaw. Interakcja między purynami jest znacznie większa niż interakcja między dwoma pirymidynami, ze względu na wielkość tego samego.

W RNA nie można mówić o tradycyjnej i odniesieniu strukturze wtórnej, takiej jak podwójny śmigło DNA. Trzy -wymiarowa struktura każdej cząsteczki RNA jest unikalna i złożona, porównywalna z strukturą białek (logicznie, nie możemy zglobalizować struktury białek).

Siły stabilizujące RNA

Istnieją słabe interakcje, które przyczyniają się do stabilizacji RNA, szczególnie układania podstaw, w których pierścienie znajdują się na sobie. Zjawisko to przyczynia się również do stabilności śmigła DNA.

Jeśli cząsteczka RNA znajdzie sekwencję komplementarną, można je sprzężyć i tworzyć podwójną strukturę łańcucha, która zwraca się w prawo. Dominującą formą jest typ A; Jeśli chodzi o formy Z, udowodniły one tylko w laboratorium, podczas gdy formularz B nie zaobserwowano.

Zasadniczo istnieją krótkie sekwencje (takie jak UUGG), które znajdują się na końcu RNA i mają osobliwość tworzenia Pętle stabilny. Ta sekwencja uczestniczy w fałdowaniu trójwymiarowej struktury RNA.

Ponadto mosty wodorowe mogą być tworzone w innych miejscach, które nie są typowym kojarzeniem podstawowym (Au i CG). Jedna z tych interakcji występuje między 2'-OH rybozy z innymi grupami.

Wyjaśnij różne struktury znalezione w RNA, w celu wykazania wielu funkcji tego kwasu nukleinowego.

Typy i funkcje RNA

Istnieją dwa rodzaje RNA: informacyjny i funkcjonalny. RNA, które uczestniczą w syntezie białka, należą do pierwszej grupy i działają jako pośredniki procesu; Informacyjne RNA to Messenger RNA.

Natomiast RNA należące do drugiej klasy, funkcjonalnych, nie powodują nowej cząsteczki białkowej, a sam RNA jest produktem końcowym. Są to RNA transferowe i rybosomalne RNA.

Może ci służyć: Endo Agar: What Is, Foundation, Preparation, Używa

W komórkach ssaków 80 % RNA to rybosomalny RNA, 15 % jest przenoszącym RNA i tylko niewielka część odpowiada przekaźnikowi RNA. Te trzy typy działają wspólnie, aby osiągnąć biosyntezę białek.

Istnieją również małe nuklearne RNA, małe cytoplazmatyczne i mikroarnowe RNA,. Każdy z najważniejszych typów zostanie szczegółowo opisany:

Messenger RNA

U eukariotów DNA ogranicza się w jądrze, podczas gdy synteza białek występuje w cytoplazmie komórkowej, gdzie występują rybosomy. W przypadku tego separacji przestrzennej musi być mediator, który przenosi wiadomość z jądra do cytoplazmy i że cząsteczka jest przekaźnikiem RNA.

Messenger RNA, skrócony RNM, jest cząsteczką pośredniej, która zawiera informacje kodowane w DNA i określa sekwencję aminokwasów, które spowodują powstanie funkcjonalnego białka.

Termin Messenger RNA został zaproponowany w 1961 r.

Proces syntezy RNM z nici DNA jest znany jako transkrypcja i występuje różnie między prokariotami i eukariotami. 

Ekspresja genów jest regulowana przez kilka czynników i zależy od potrzeb każdej komórki. Transkrypcja jest podzielona na trzy etapy: inicjacja, wydłużenie i wypowiedzenie.

Transkrypcja

Proces replikacji DNA, który występuje w każdym podziale komórki, skopiuj cały chromosom. Jednak proces transkrypcji jest znacznie bardziej selektywny, dotyczy tylko przetwarzania określonych segmentów nici DNA i nie wymaga podkładu.

W Escherichia coli -Najlepiej badane bakterie w naukach biologicznych- transkrypcja zaczyna się od niechęci. Polimeraza RNA enzymatyczna jest odpowiedzialna za syntezę RNA, a wraz z kontynuowaniem transkrypcji nici DNA powraca do swojej pierwotnej formy.

Inicjacja, wydłużenie i wypowiedzenie

Transkrypcja nie jest inicjowana w losowych miejscach w cząsteczce DNA; Istnieją wyspecjalizowane miejsca dla tego zjawiska, zwane promotorami. W I. coli Polimeraza RNA jest połączona z parami zasad powyżej regionu białego.

Sekwencje, w których sprzężone są czynniki transkrypcyjne, są dość zachowane między różnymi gatunkami. Jedną z najbardziej znanych sekwencji promujących jest pudełko tata.

W wydłużeniu enzym polimerazy RNA dodaje nowe nukleotydy do końca 3'-OH, po adresie 5 „do 3”. Grupa hydroksylowa działa jak nukleofil, atakując fosforan alfa nukleotydu, który zostanie dodany. Ta reakcja uwalnia pirofosforan.

Tylko jedna z nici DNA służy do syntezy RNA komunikatora, który jest kopiowany na adresie od 3 'do 5' (nierównoległe formę nowego łańcucha RNA). Nukleotyd, który zostanie dodany, musi być zgodny z podstawowym kryciem: oczekujesz, a g z C.

Polimeraza RNA zatrzymuje proces, gdy znajdzie bogate regiony w cytozynie i guaninie. Wreszcie nowa cząsteczka RNA Messenger jest oddzielona od kompleksu.

Transkrypcja w prokariotach

W prokariotach cząsteczka RNA posłańca może kodować dla więcej niż jednego białka.

Gdy RNM koduje wyłącznie dla białka lub polipeptydu, nazywa się on monocystroniciem mRNA, ale jeśli kodujesz dla więcej niż jednego produktu białkowego, ARNM jest polystoniczny (w tym kontekście termin Cistron odnosi się do genu).

Transkrypcja u eukariotów

W organizmach eukariotycznych zdecydowana większość RNA to monocystronics, a maszyny transkrypcyjne jest znacznie bardziej złożone. Charakteryzują się posiadaniem trzech polimerazy, oznaczonych RNA I, II i III, każda z określonymi funkcjami.

I jest odpowiedzialny za syntetyzację pre-arnr, II syntetyzuje Messenger RNA i niektóre specjalne RNA. Wreszcie, III jest odpowiedzialny za transfer RNA, rybosomal 5S i inne małe RNA.

Messenger RNA w eukariotach

Messenger RNA cierpi szereg specyficznych modyfikacji u eukariotów. Pierwszy obejmuje dodanie „Caperruza” do Extreme 5 '. Chemicznie Caperruza jest resztą 7-metyloguaniny zakotwiczoną do końca przez łącznik typu 5, 5'-trifosforan.

Funkcją tego obszaru jest ochrona RNA przed możliwą degradacją przez rybonukleazy (enzymy, które degradują RNA w mniejszych składnikach).

Ponadto zachodzi usunięcie końca 3 'i dodaje się odpady adeniny od 80 do 250. Ta struktura jest znana jako „ogon” polia i służy jako strefa unii dla kilku białek. Kiedy Prokarootes nabywa ogon polarny, ma tendencję do stymulowania jego degradacji.

Może ci służyć: gęsta tkanina łączna: cechy i funkcje

Z drugiej strony ten komunikator jest transkrybowany intronami. INTONY są sekwencjami DNA, które nie są częścią genu, ale ta „przerwanie” powiedziała sekwencja. Intony nie tłumaczą i dlatego należy je wyeliminować z posłańca.

Większość genów kręgowców ma introny, z wyjątkiem genów, które kodują dla histonów. Podobnie liczba intronów w genie może wahać się od kilku do kilkudziesięciu z nich.

Splicing RNA

SKLICJA RNA lub proces cięcia i splicingu polega na eliminacji intronów w posłańcym RNA.

Niektóre introny występujące w genach jądrowych lub mitochondrialnych mogą wykonywać proces Splicing Bez enzymu lub pomocy ATP. Zamiast tego proces jest przeprowadzany przez reakcje transcensufikacji. Ten mechanizm został odkryty w rzęskowym pierwotniaku Tetrahymena Thermophila.

Natomiast istnieje inna grupa posłańców, którzy nie są w stanie pośredniczyć Splicing, Potrzebują więc dodatkowych maszyn. Ta grupa należy do dość dużej liczby genów jądrowych.

Proces Splicing Za pośrednictwem pośrednictwem kompleksu białkowego zwanego wyjaśnieniem lub kompleksem cięcia i stawu. System składa się ze specjalistycznych kompleksów RNA zwanych rybonukleoproteinami małych jądrowych (RNP).

Istnieje pięć rodzajów RNP: U1, U2, U4, U5 i U6, które są w jądrze i pośredniczą w procesie Splicing.

On Splicing może wytwarzać więcej niż jeden rodzaj białka -to jest znane jako Splicing Alternatywne, ponieważ eksony są ustalone w różny sposób, tworząc odmiany posłańców ARN.

RNA rybosomalny

Rybosomalny RNA, skrócony RNR, występuje w rybosomach i uczestniczy w biosyntezy białkowej. Dlatego jest to niezbędny składnik wszystkich komórek.

RNA rybosomalny jest związany z cząsteczkami białka (około 100,. Są one klasyfikowane w zależności od współczynnika sedymentacji, oznaczonego przez literę s jednostek Svedberg.

Rybosom składa się z dwóch części: głównej podjednostki i drobnej podjednostki. Obie podjednostki różnią się między prokariotami i eukariotami pod względem współczynnika sedymentacji.

Prokarootes mają dużą podjednostkę 50S i małe 30s.

Geny kodujące rybosomalne RNA znajdują się w jądrze, szczególnym obszarze jądra, który nie jest błoną. RNA rybosomalne są transkrybowane w tym regionie przez polimerazę RNA I.

W komórkach, które syntetyzują duże ilości białek; Jądro jest wyraźną strukturą. Jednak gdy przedmiotowa komórka nie wymaga dużej liczby produktów białkowych, jądro jest prawie niezauważalną strukturą.

Przetwarzanie RNA rybosomalnego

Duża podjednostka rybosomalna 60S jest związana z fragmentami 28 i 5.8s. W odniesieniu do małej podjednostki (40s) jest to związane z 18s.

W górnych eukariotach pre-arnr jest kodowany w jednostce transkrypcyjnej 45S, która obejmuje polimerazę RNA I. Ten transkrypt jest przetwarzany w dojrzałych rybosomalnych żebro 28s, 18s i 5.8s.

Kontynuując syntezę, pre-arnr jest związany z różnymi białkami i tworzy cząstki rybonukleoprotein. To cierpi z serii późniejszych modyfikacji, które obejmują metylację z grupy rybozy 2'-OH i konwersja odpadów urydyny na pseudourydynę.

Region, w którym wystąpią te zmiany, są kontrolowane przez ponad 150 cząsteczek małych jąderowych RNA, które mają zdolność do przyłączenia się do pre-arnr.

W przeciwieństwie do reszty pre-arnr, 5s jest transkrybowane przez polimerazę RNA III w jądrze, a nie wewnątrz jądra. Po zsyntetyzowaniu przeniesiono go do jądra w celu złożenia z 28 i 5.8s, tworząc w ten sposób jednostki rybosomalne.

Pod koniec procesu montażu podjednostki są przenoszone do cytoplazmy przez pory jądrowe.

Polyribosomy

Może się zdarzyć, że cząsteczka RNA komunikatora powoduje jednocześnie kilka białek, łącząc więcej niż jeden rybosom. W miarę postępu procesu tłumaczenia koniec posłańca jest bezpłatny i może być uchwycony przez inny rybosom, rozpoczynając nową syntezę.

Dlatego powszechne jest znalezienie zgrupowanych rybosomów (od 3 do 10) w jednej przekaźnikowej cząsteczce RNA, a grupa ta nazywa się polirybosomem.

Przenieś RNA

Przeniesienie RNA jest odpowiedzialne za przenoszenie aminokwasów w miarę postępu procesu syntezy białek. Składają się z około 80 nukleotydów (w porównaniu z RNA komunikatora, jest to „mała”) cząsteczka.

Może ci służyć: adaptacja fizjologiczna

Struktura ma fałdy i krzyże, które przypominają koniczynę z trzema ramionami. Na jednym końcu znajduje się pierścień adenyl.

Różne RNA transferowe są łączone wyłącznie z jednym z dwudziestu aminokwasów, które tworzą białka; Innymi słowy, to pojazd transportuje podstawowe bloki białek. Kompleks RNA transferowy wraz z aminokwasem nazywa się amininoacil-arnt.

Ponadto w procesie tłumaczenia - który występuje dzięki rybosomom - każdy transfer RNA rozpoznaje określony kodon w RNA komunikatora. Kiedy go rozpoznaje, odpowiadający aminokwas jest uwalniany i staje się częścią zsyntetyzowanego peptydu.

Aby rozpoznać rodzaj aminokwasu, który należy dostarczyć, RNA ma „antykodon” zlokalizowany w środkowym obszarze cząsteczki. Ten antykodon jest zdolny do tworzenia wiązań wodorowych z uzupełniającymi zasadami obecnymi w DNA komunikatora.

Microarn

Mikroarn lub RNAMI są pojedynczym typem łańcucha, między 21 a 23 nukleotydami, których funkcją jest regulacja ekspresji genów. Ponieważ białko nie jest przetłumaczone, zwykle nazywa się je niekodującym RNA.

Podobnie jak inne rodzaje RNA, przetwarzanie mikroarnowe jest złożone i obejmuje serię białka.

Mikroarna wynika z dłuższych prekursorów zwanych RNEMI-PRI, pochodzącą z pierwszego transkrypcji genu. W rdzeniu komórki te prekursory są modyfikowane w kompleksie mikroprocesor.

Pre-arnmi to 70 widelca nukleotydowa, które kontynuują przetwarzanie w cytoplazmie przez enzym zwany Dicer, który składa kompleks wyciszenia indukowanego przez RNA (RISC), a na koniec RNAMI jest syntetyzowany.

Te RNA są w stanie regulować ekspresję genów, ponieważ są uzupełniające się do określonych posłańców RNA. Kiedy przywiązują do celu, RNEM jest w stanie stłumić posłańca, a nawet go zdegradować. W związku z tym rybosom nie może tłumaczyć wspomnianego przepisania.

Wyciszanie RNA

Szczególnym rodzajem mikroarnów to mały RNA interferencyjny (ARNSI), zwany także wyciszeniem RNA. Są to krótkie RNA, od 20 do 25 nukleotydów, które utrudniają ekspresję niektórych genów.

Są bardzo obiecującymi instrumentami do badań, ponieważ pozwalają na uciszyć gen zainteresowania, a tym samym zbadać ich możliwą funkcję.

Różnice między DNA i RNA

Chociaż DNA i RNA są kwasami nukleinowymi i mogą wyglądać bardzo podobnie do pierwszego wzroku, różnią się kilkoma właściwościami chemicznymi i strukturalnymi. DNA jest cząsteczką podwójnego pasma, a RNA jest prostym pasmem.

Dlatego RNA jest bardziej wszechstronną cząsteczką i może przyjąć szeroką gamę trzech wymiarów. Jednak niektóre wirusy mają podwójny pasek w materiale genetycznym.

W nukleotydach RNA cząsteczka cukru jest rybozą, podczas gdy w DNA jest to dezoksyryboza, różniąc się tylko w obecności atomu tlenu.

Wiązanie fosfodiestra w szkielecie DNA i RNA jest podatne na powolny proces hydrolizy i bez obecności enzymów. W warunkach zasadowości RNA jest szybko zhydrolizowany -dzięki dodatkowej grupie hydroksylowej -DNA nie.

Podobnie zasady azotu, które tworzą nukleotydy w DNA, to guanina, adenina, timina i cytozyna; Z drugiej strony w RNA Timina zastępuje się uracylem. Uracyl może kojarzyć się z adeniną, podobnie jak Timina w DNA.

Pochodzenie i ewolucja

RNA jest jedyną znaną cząsteczką zdolną do przechowywania informacji i katalizowania reakcji chemicznych jednocześnie; Dlatego kilku autorów proponuje, aby cząsteczka RNA była kluczowa w pochodzeniu życia. Co zaskakujące, podłoża rybosomów to inne cząsteczki RNA.

Odkrycie rybzymów doprowadziło do biochemicznej redefinicji „enzymu”, zanim termin został użyty wyłącznie do białek o aktywności katalitycznej -i pomógł wesprzeć scenariusz, w którym pierwsze sposoby życia stosowane jako materiał genetyczny tylko Arn RNA.

Bibliografia

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J i in. (2002). Biologia komórki molekularnej. Wydanie 4. Nowy Jork: Garland Science. Od DNA do RNA. Dostępne na: NCBI.NLM.Nih.Gov
2. Berg, J. M., Stryer, L., I Tymoczko, J. L. (2007). Biochemia. Odwróciłem się.
3. Campbell, n. DO., & Reece, J. B. (2007). biologia. Wyd. Pan -american Medical.