ARN -functies, structuur en typen

Hij RNA of RNA (ribonucleïnezuur) is een type nucleïnezuur aanwezig in eukaryotische, prokaryot- en virusorganismen. Het is een nucleotide polymeer dat vier type stikstofbases in zijn structuur bevat: adenine, guanine, cytosine en uracil.

RNA wordt over het algemeen gevonden als een enkele band (behalve in sommige virussen), in lineair of het vormen van een reeks complexe structuren. In feite heeft RNA een structurele dynamiek die niet wordt waargenomen in de dubbele DNA -propeller. De verschillende soorten RNA hebben zeer gevarieerde functies.

Ribosomale RNA's maken deel uit van ribosomen, de structuren die verantwoordelijk zijn voor eiwitsynthese in cellen. Messenger -RNA -functie als tussenpersonen en transportgenetische informatie naar het ribosoom, dat de boodschap vertaalt van een nucleotidesequentie naar een aminozuur.

Overdracht RNA's zijn verantwoordelijk voor het activeren en overbrengen van de verschillende soorten aminozuren -20 in totaal naar ribosomen. Er is een overdracht RNA -molecuul voor elk aminozuur dat de sequentie in het messenger -RNA herkent.  

Bovendien zijn er andere soorten RNA die niet direct betrokken zijn bij eiwitsynthese en deelnemen aan genregulatie.

Structuur

De fundamentele eenheden van RNA zijn nucleotiden. Elk nucleotide wordt gevormd door een stikstofbasis (adenine, guanine, cytosine en uracil), een pentose en een fosfaatgroep.

Nucleotiden

Stikstofbasen zijn afgeleid van twee fundamentele verbindingen: pyrimidines en purines.

De basen afgeleid van purines zijn adenine en guanine en de basen afgeleid van pyrimidines zijn cytosine en uracil. Hoewel dit de meest voorkomende basen zijn, kunnen nucleïnezuren ook andere soorten basen presenteren die minder frequent zijn.

Wat de pentose betreft, het zijn D-Ribyan-eenheden. Daarom worden de nucleotiden die het RNA vormen "ribonucleotiden" genoemd.

RNA -keten

Nucleotiden worden samen verenigd door chemische links waarbij de fosfaatgroep betrokken is. Om ze te vormen, is de 5 'fosfaatgroep van een nucleotide gekoppeld aan de hydroxylgroep (-oH) aan het 3' uiteinde van het volgende nucleotide, waardoor een fosfodiester-type link wordt gecreëerd.

In de keten van nucleïnezuur hebben fosfodiesterbindingen dezelfde oriëntatie. Daarom is er een polariteit van de streng, die onderscheid is tussen 3 'en het einde 5'.

Volgens de conventie wordt de structuur van nucleïnezuren weergegeven met het einde 5 'aan de linkerkant en de 3' rechts.

Het RNA -product van DNA -transcript is een eenvoudige bandketen die naar rechts draait, in een spiraalvormige conformatie vanwege het stapelen van de bases. De interactie tussen de purines is veel groter dan de interactie tussen twee pyrimidines, vanwege de grootte van hetzelfde.

In RNA kunt u niet praten over een traditionele en referentie secundaire structuur, zoals DNA Double Propeller. De drie -dimensionale structuur van elk RNA -molecuul is uniek en complex, vergelijkbaar met die van eiwitten (logischerwijs kunnen we de structuur van eiwitten niet globaliseren).

Krachten die het RNA stabiliseren

Er zijn zwakke interacties die bijdragen aan de stabilisatie van RNA, met name het stapelen van basen, waarbij de ringen zich op elkaar bevinden. Dit fenomeen draagt ​​ook bij aan de stabiliteit van de DNA -propeller.

Als het RNA -molecuul een complementaire volgorde vindt, kunnen ze worden gekoppeld en een dubbele kettingstructuur vormen die naar rechts verandert. De overheersende vorm is van type A; Wat de Z -vormen betreft, ze zijn alleen in het laboratorium bewezen, terwijl formulier B niet is waargenomen.

Er zijn over het algemeen korte sequenties (zoals UUGG) die zich aan het einde van het RNA bevinden en de eigenaardigheid hebben om te vormen Lussen stal. Deze volgorde neemt deel aan het vouwen van de drie -dimensionale structuur van het RNA.

Bovendien kunnen waterstofbruggen worden gevormd op andere plaatsen die geen typische base -paring zijn (AU en CG). Een van deze interacties vindt plaats tussen de 2'-oh van de ribosa met andere groepen.

Het ophelderen van de verschillende structuren die in RNA zijn gevonden, hebben gediend om de meerdere functies van dit nucleïnezuur aan te tonen.

RNA -typen en functies

Er zijn twee soorten RNA: informatief en functioneel. De RNA's die deelnemen aan de synthese van eiwit behoren tot de eerste groep en functioneren als tussenpersonen van het proces; Informatieve RNA's zijn messenger RNA.

De RNA's die behoren tot de tweede klasse, de functionele, geven geen aanleiding tot een nieuw eiwitmolecuul en het RNA zelf is het eindproduct. Dit zijn de overdracht RNA's en de ribosomale RNA's.

Kan u van dienst zijn: Endo Agar: wat is, fundering, voorbereiding, gebruik

In zoogdiercellen is 80 % RNA ribosomaal RNA, 15 % is een overdracht RNA en slechts een klein deel komt overeen met het RNA van de boodschapper. Deze drie typen werken samen om eiwitbiosynthese te bereiken.

Er zijn ook kleine nucleaire RNA's, kleine cytoplasmatische en microarn -RNA's, onder andere. Elk van de belangrijkste typen zal in detail worden beschreven:

Messenger RNA

In eukaryoten is DNA beperkt in de kern, terwijl eiwitsynthese optreedt in het celcytoplasma, waar ribosomen worden gevonden. Voor deze ruimtelijke scheiding moet er een bemiddelaar zijn die de boodschap van de kern naar het cytoplasma draagt ​​en dat molecuul het RNA is.

Het messenger -RNA, afgekort RNM, is een intermediair molecuul dat de informatie bevat die is gecodeerd in het DNA en een sequentie van aminozuren specificeert die aanleiding zal geven tot een functioneel eiwit.

De term boodschapper RNA werd in 1961 voorgesteld door François Jacob en Jacques Monod om het deel van RNA te beschrijven dat de boodschap van het DNA naar de ribosomen heeft verzonden.

Het syntheseproces van een RNM uit de DNA -streng staat bekend als transcriptie en komt verschillend voor tussen prokaryoten en eukaryoten. 

De genexpressie wordt bepaald door verschillende factoren en hangt af van de behoeften van elke cel. Transcriptie is verdeeld in drie fasen: initiatie, verlenging en beëindiging.

Transcriptie

Het DNA -replicatieproces, dat in elke celdeling optreedt, kopieert het hele chromosoom. Het transcriptieproces is echter veel selectiever, het gaat alleen over het verwerken van specifieke segmenten van de DNA -streng en vereist geen primer.

In Escherichia coli -De best bestudeerde bacteriën in biologische wetenschappen- transcriptie begint met de ongewenste. Het enzym RNA -polymerase is verantwoordelijk voor het synthetiseren van het RNA en, naarmate de transcriptie doorgaat, keert de DNA -streng terug naar zijn oorspronkelijke vorm.

Initiatie, verlenging en beëindiging

De transcriptie wordt niet geïnitieerd op willekeurige plaatsen in het DNA -molecuul; Er zijn gespecialiseerde sites voor dit fenomeen, promoters genoemd. In EN. coli RNA -polymerase is gekoppeld met basenparen boven het witte gebied.

De sequenties waar transcriptiefactoren worden gekoppeld, zijn behoorlijk bewaard tussen verschillende soorten. Een van de bekendste promoterende sequenties is de Tata -box.

In de verlenging voegt het RNA-polymerase-enzym nieuwe nucleotiden toe aan het 3'-OH-uiteinde, volgens adres 5 'tot 3'. De hydroxylgroep fungeert als een nucleofiel en valt het alfa -fosfaat van het nucleotide aan dat zal worden toegevoegd. Deze reactie geeft een pyrofosfaat vrij.

Slechts een van de DNA -strengen wordt gebruikt om het RNA van de boodschapper te synthetiseren, dat wordt gekopieerd in het 3 'tot 5' adres (de antiparallelle vorm van de nieuwe RNA -keten). De toegevoegde nucleotide moet voldoen aan de base -paren: u kijkt uit en G met C.

RNA -polymerase stopt het proces wanneer het rijke regio's vindt in cytosine en guanina. Ten slotte is het nieuwe messenger RNA -molecuul gescheiden van het complex.

Transcriptie in prokaryoten

In prokaryoten kan een messenger RNA -molecuul voor meer dan één eiwit coderen.

Wanneer een RNM uitsluitend codeert voor een eiwit of polypeptide, wordt dit monocystronic mRNA genoemd, maar als u voor meer dan één eiwitproduct codert, is de ARNM polystonisch (merk op dat in deze context de term cistron naar het gen verwijst).

Transcriptie in eukaryoten

In eukaryotische organismen is de overgrote meerderheid van RNA's monocystronics en is transcriptionele machines veel complexer is deze lijn van organismen. Ze worden gekenmerkt door drie polymerase, aangeduid met I, II en III RNA's, elk met specifieke functies.

De i is verantwoordelijk voor het synthetiseren van de pre-arrix, de II synthetiseert de messenger-RNA's en enkele speciale RNA's. Ten slotte heeft de III de leiding over de overdracht RNA's, de 5S ribosomaal en andere kleine RNA.

Messenger RNA in eukaryoten

Het Messenger RNA lijdt een reeks specifieke wijzigingen in eukaryoten. De eerste omvat de toevoeging van een "caperuza" aan het extreme 5 '. Chemisch gezien is Caperuza een 7-methylguanineresidu verankerd aan het einde door een type 5 'link, 5'-trifosfaat.

De functie van dit gebied is om het RNA te beschermen tegen mogelijke afbraak door ribonucleasen (enzymen die RNA afbreken in kleinere componenten).

Bovendien treedt de verwijdering van het 3 'uiteinde voor en wordt adenine -afval toegevoegd van 80 tot 250. Deze structuur staat bekend als "staart" polia en dient als een vakbondszone voor verschillende eiwitten. Wanneer een prokaryoten een poliastaart verwerft, heeft de neiging de afbraak ervan te stimuleren.

Kan u van dienst zijn: dichte bindstof: kenmerken en functies

Aan de andere kant wordt deze boodschapper getranscribeerd met de introns. Intronen zijn DNA -sequenties die geen deel uitmaken van het gen, maar die "interrupt" zei, zei sequentie. Intronen vertalen niet en moeten daarom uit de boodschapper worden geëlimineerd.

De meeste gewervelde genen hebben introns, met uitzondering van genen die ze coderen voor histonen. Evenzo kan het aantal introns in een gen variëren van enkele tot tientallen van deze.

Splitsing van RNA

De sPlanten van RNA of proces van snijden en splitsen bestaat uit de eliminatie van introns in het RNA van de boodschapper.

Sommige introns die worden gevonden in nucleaire of mitochondriale genen kunnen het proces uitvoeren Splitsing Zonder enzym of ATP -hulp. In plaats daarvan wordt het proces uitgevoerd door transcesserificatiereacties. Dit mechanisme werd ontdekt in de ciliated protozoa Tetrahymena thermophila.

Er is daarentegen een andere groep boodschappers die niet in staat zijn om hun eigen te bemiddelen Splitsing, Dus ze hebben extra machines nodig. Deze groep behoort een vrij hoog aantal nucleaire genen.

Het proces van Splitsing Het wordt gemedieerd door een eiwitcomplex dat het explictosoom of snijcomplex en gewricht wordt genoemd. Het systeem bestaat uit gespecialiseerde RNA -complexen genaamd ribonucleoproteïnen kleine nucleair (RNP).

Er zijn vijf soorten RNP: U1, U2, U4, U5 en U6, die zich in de kern bevinden en het proces van bemiddelen Splitsing.

Hij Splitsing kan meer dan één type eiwit produceren -dit staat bekend als Splitsing Alternatief-, aangezien de exons verschillend zijn vastgelegd, waardoor variëteiten van ARN-boodschappers worden gecreëerd.

Ribosomaal RNA

Ribosomaal RNA, afgekort RNR, wordt gevonden in ribosomen en neemt deel aan eiwitbiosynthese. Daarom is het een essentieel onderdeel van alle cellen.

Ribosomaal RNA wordt geassocieerd met eiwitmoleculen (ongeveer 100,. Ze zijn geclassificeerd, afhankelijk van hun sedimentatiecoëfficiënt, aangegeven door de letter S van Svedberg -eenheden.

Een ribosoom bestaat uit twee delen: de belangrijkste subeenheid en de minor subeenheid. Beide subeenheden verschillen tussen prokaryoten en eukaryoten in termen van sedimentatiecoëfficiënt.

De prokaryoten hebben een grote 50s subeenheid en een kleine kleine kleine.

De genen die coderen voor ribosomale RNA's zijn in de nucleolus, een bepaald gebied van de kern die geen membraan is. Ribosomale RNA's worden in dit gebied getranscribeerd door RNA -polymerase I.

In cellen die grote hoeveelheden eiwitten synthetiseren; De nucleolus is een prominente structuur. Wanneer de cel in kwestie echter geen groot aantal eiwitproducten vereist, is de nucleolus een bijna onmerkbare structuur.

Ribosomale RNA -verwerking

De grote ribosomale subeenheid 60s wordt geassocieerd met fragmenten 28s en 5.8s. Met betrekking tot de kleine subeenheid (40s) wordt het geassocieerd met 18s.

In de bovenste eukaryoten is de pre-arrière gecodeerd in een transcriptionele eenheid van 45S, waarbij de RNA-polymerase I betrokken is. Dit transcript wordt verwerkt in volwassen ribosomale rib 28s, 18s en 5.8s.

Door de synthese voort te zetten, wordt de pre-Arrr geassocieerd met verschillende eiwitten en vormt deeltjes van ribonucleoproteïnen. Dit lijdt aan een reeks daaropvolgende modificaties die methylering omvatten van de 2'-OH-groep van de ribose en de conversie van uridine-afval in pseudouridine.

De regio waar deze veranderingen zullen optreden, worden geregeld door meer dan 150 moleculen van kleine nucleolaire RNA's, die de mogelijkheid hebben om lid te worden.

In tegenstelling tot de rest van de pre-arrr wordt de 5S getranscribeerd door de RNA-polymerase III in de nucleoplasma en niet in de nucleolus. Nadat het is gesynthetiseerd, wordt het naar de nucleolus gebracht om zich te assembleren met de 28s en 5.8s, waardoor ribosomale eenheden worden gevormd.

Aan het einde van het assemblageproces worden de subeenheden overgebracht naar het cytoplasma door nucleaire poriën.

Polyribosomen

Het kan gebeuren dat een RNA -molecuul van de boodschapper tegelijkertijd aanleiding geeft tot meerdere eiwitten en meer dan één ribosoom verbindt. Naarmate het vertaalproces vordert, is het einde van de boodschapper vrij en kan het worden vastgelegd door een ander ribosoom, waardoor een nieuwe synthese wordt gestart.

Daarom is het gebruikelijk om de gegroepeerde ribosomen (tussen 3 en 10) in een enkel messenger RNA -molecuul te vinden, en deze groep wordt polyribosoom genoemd.

Overdracht RNA

Overdracht RNA is verantwoordelijk voor het overbrengen van aminozuren naarmate het eiwitsyntheseproces vordert. Ze zijn samengesteld uit ongeveer 80 nucleotiden (het messenger -RNA vergeleken, het is een "kleine")) molecuul.

Kan u van dienst zijn: fysiologische aanpassing

De structuur heeft plooien en kruisen die een klaver herinneren met drie armen. Aan de ene kant bevindt zich een adenylring, waar de hydroxylgroep van de ribosamedia de vereniging met het te vervoeren aminozuur.

De verschillende overdracht RNA's worden uitsluitend gecombineerd met een van de twintig aminozuren die de eiwitten vormen; Met andere woorden, het is het voertuig dat de fundamentele blokken van eiwitten transporteert. Het overdracht RNA-complex samen met het aminozuur wordt amininoacil-arnt genoemd.

Bovendien herkent in het vertaalproces - dat zich voordoet dankzij de ribosomen - elk overdracht RNA een specifiek codon in het RNA van de boodschapper. Wanneer hij het herkent, wordt het overeenkomstige aminozuur vrijgegeven en wordt hij onderdeel van het gesynthetiseerde peptide.

Om het type aminozuur te herkennen dat moet worden geleverd, heeft het RNA een "anticodon" in het middelste gebied van de molecuul. Dit anticodon kan waterstofbruggen vormen met de complementaire basen aanwezig in het messenger -DNA.

Microarn

Microarn of rnami zijn een type enkel keten, tussen 21 en 23 nucleotiden, waarvan de functie is om de expressie van genen te reguleren. Omdat eiwit niet wordt vertaald, wordt het meestal niet -coderend RNA genoemd.

Net als de andere soorten RNA, is de verwerking van microarn complex en omvat een reeks eiwitten.

Microarn komt voort uit langere voorlopers genaamd rnemi-pri, afgeleid van het eerste transcript van het gen. In de kern van de cel worden deze voorlopers gemodificeerd in het microprocessorcomplex en het resultaat is een pre-arnmi.

De pre-arnmi zijn 70 nucleotide-vorken die hun verwerking in het cytoplasma voortzetten door een enzym genaamd Dicer, dat het silcementcomplex verzamelt dat wordt geïnduceerd door RNA (RISC) en uiteindelijk wordt de rnami gesynthetiseerd.

Deze RNA's kunnen genexpressie reguleren, omdat ze complementair zijn aan specifieke boodschappers RNA. Wanneer ze zich aan hun doel hechten, kan de RNEM de boodschapper onderdrukken, of zelfs degraderen. Bijgevolg kan ribosoom het getranscribeerd niet vertalen.

Het zwijgen van RNA

Een bepaald type microarn zijn klein interferentie -RNA (arnsi), ook wel silencing RNA genoemd. Ze zijn kort RNA, tussen 20 en 25 nucleotiden, die de expressie van bepaalde genen belemmeren.

Ze zijn veelbelovende instrumenten voor onderzoek, omdat ze het mogelijk maken om een ​​gen van interesse het zwijgen op te leggen en zo hun mogelijke functie te bestuderen.

Verschillen tussen DNA en RNA

Hoewel DNA en RNA nucleïnezuren zijn en er erg op het eerste gezicht kunnen lijken, verschillen ze in verschillende van hun chemische en structurele eigenschappen. DNA is een dubbele bandmolecuul, terwijl RNA een eenvoudige band is.

Daarom is RNA een veelzijdiger molecuul en kan een breed scala van drie -dimensionale vormen aannemen. Bepaalde virussen hebben echter een dubbele band in hun genetische materiaal.

In de nucleotiden van het RNA is het suikermolecuul een ribose, terwijl het in het DNA een deoxyribose is, alleen verschillend in aanwezigheid van een zuurstofatoom.

De fosfodiesterbinding in het DNA -skelet en RNA is vatbaar voor een langzaam hydrolyseproces en zonder de aanwezigheid van enzymen. In alkaliteitsomstandigheden is RNA snel gehydrolyseerd -bedankt tot de extra hydroxylgroep -terwijl DNA dat niet doet.

Evenzo zijn de stikstofbasen die de nucleotiden in het DNA vormen guanine, adenine, tijdstip en cytosine; Aan de andere kant wordt Timina in het RNA vervangen door Uracil. Uracil kan paren met adenine, net als Timina in DNA.

Oorsprong en evolutie

RNA is het enige bekende molecuul dat in staat is om informatie op te slaan en tegelijkertijd chemische reacties te katalyseren; Daarom stellen verschillende auteurs voor dat RNA -molecuul cruciaal was in de oorsprong van het leven. Verrassend genoeg zijn ribosomen substraten andere RNA -moleculen.

De ontdekking van de ribzymen leidde tot de biochemische herdefinitie van "enzym" -in voordat de term uitsluitend werd gebruikt voor eiwitten met katalytische activiteit -en hielp een scenario te ondersteunen waarbij de eerste manieren van leven als genetisch materiaal alleen arn rNA gebruikten.

Referenties

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Biologie van de celmoleculair. 4e editie. New York: Garland Science. Van DNA tot RNA. Beschikbaar op: NCBI.NLM.NIH.Gov
2. Berg, J. M., Stryer, l., & Tymoczko, J. L. (2007). Biochemie. Ik heb omgekeerd.
3. Campbell, n. NAAR., & Reece, j. B. (2007). biologie. ED. Pan -American Medical.