RNA: RNA struktur og funktioner - Forklaret!

Læs denne artikel for at lære om RNA's struktur og funktion, det molekylære grundlag for arv!

RNA eller ribonukleinsyre er et enkeltkædet polyribonukleotid, der fungerer som bærer af kodet genetisk eller arvelig information fra DNA til cytoplasma for at deltage i protein- og enzymsyntese. På steder kan RNA forekomme delvist dobbeltstrenget på grund af foldning eller samling af enkeltstrengen (fig. 6.20). Den indeholder 70-12000 ribo-nukleotider sluttede ende til ende.

Image Courtesy: kurzweilai.net/images/RNA_square.jpg

Akse- eller bagbenet er dannet af alternative rester af phosphat og ribosukker. Fosfat kombinerer med carbon 5 'af sit sukker og carbon 3' af det næste sukker, der ligner det arrangement, der findes i DNA-streng. Kvælstofbaser er bundet til sukkerarter ved carbon 1 'af sidstnævnte. Der er fire typer nitrogenbaser-adenin (A), guanin (G, både puriner), cytosin (C) og uracil (U, begge pyrimidiner).

Kvælstofbaser kan arrangeres i en hvilken som helst rækkefølge, men det samme er komplementært til deres sekvens på DNA-skabelon. For eksempel skal en sekvens af ATACTG af DNA-skabelonen fremstå som UAUGAC over RNA. Der er seks typer af RNA'er-ribosomal, overførsel, messenger, genomisk (genetisk), lille nuklear og lille cytoplasmatisk.

Af disse er de første tre (rRNA, mRNA og tRNA) store klasser af RNA'er, der er involveret i genekspression. RNA er genomisk (genetisk) hos nogle virusser som TMV, HIV-influenzavirus etc. Det er dobbeltstrenget i reovirus, sårtumorvirus, Rice Dwarf virus og Mycophages.

1. Ribosomalt RNA (rRNA):

Det er den mest rigelige RNA (70-80% af det samlede antal), som har 3-4 typer. Nogle af dens typer (23S, 28S) er den længste af alle RNA'er. Som navnet antyder er rRNA en bestanddel af ribosomer. Her ligger det spolt mellem og over proteinmolekylerne.

Afhængigt af deres sedimentationskoefficient er rRNA'er af eukaryoter af fire typer - 28S, 18S, 5, 8S og 5S. Prokaryote ribosomer har tre typer af rRNA'er - 23S, 16S og 5S. 28S, 5, 8S og 5S (23S og 5S i procaryoter) forekommer i større underenhed af ribosom, mens 18S (16S i procaryoter) findes i mindre underenhed af ribosom. rRNA transkriberes i form af en længere kæde af 45S i eukaryoter og 30S i prokaryoter.

I eukaryotisk transkription er arrangementet i 5 '-> 3' retning 18S - 5, 8S - 28S. Flere methyleringer forekommer forud for fjernelse af spacer-RNA. Fjernelse af spacer RNA bryder transkriptet i 2-3 dele. 5S transkriberes ofte separat.

RNA klasser i Escherichia coli:

Funktioner:

(i) rRNA'er binder proteinmolekyler og giver anledning til ribosomer, (ii) 3'-ende af 18S rRNA (16S i procaryoter) har nukleotider komplementære til de af cap-regionen af ​​mRNA. (iii) 5S rRNA og omgivende proteinkompleks tilvejebringer bindingssted for tRNA. (iv) rRNA'er bliver associeret med specifikke proteiner til dannelse af ribosomunderenheder. 50S subunit af prokaryotisk ribosom indeholder 23S rRNA, 5S rRNA og nogle 32 proteinmolekyler.

30S subunit af prokaryotisk ribosom har 16S rRNA og ca. 21 proteinmolekyler. 60S subunit af eukaryotisk ribosom indeholder 28S rRNA, 5S rRNA, 5, 8S rRNA og ca. 50 proteinmolekyler. 40S subunit af eukaryotisk ribosom består af 18S rRNA og ca. 33 proteinmolekyler (figur 6.21).

2. Overfør RNA (tRNA):

Det kaldes også opløseligt eller sRNA i hvilken form det var kendt før opdagelsen af ​​genetisk kode. Der er over 100 typer af tRNA'er. Transfer RNA udgør ca. 15% af det totale RNA. tRNA er det mindste RNA med 73-93 nukleotider og sedimentationskoefficient på 4S. Nitrogenbaser af flere af dets nukleotider modificeres, fx pseudouridin (y), dihydrouridin (DHU), inosin (I) ribo-thymidin (rT).

Dette forårsager coiling af det ellers enkeltstrengede tRNA i L-formet form (tredimensionel, Klug, 1974) eller kløverlignende form (todimensionel, Holley, 1965). Omkring halvdelen af ​​nukleotiderne er basepareret for at producere parrede stammer. Fem regioner er uparvet eller enkeltstrenget - AA-bindingssted, T Ψ С loop, DHU loop, ekstra arm og anticodon loop.

(i) Anticodon Loop. Den har 7 baser, hvoraf tre baser danner anticodon (nodoc) til genkendelse og tilknytning til codonet af mRNA. (ii) AA-bindingssted. Det er aminosyrebindingssted. Webstedet ligger ved У end overfor anticodon og har CCA-OH gruppe. 5'-enden bærer G. Aminosyre eller AA-bindingssted og anticodon er de to genkendelsessteder af tRNA. (iii) T Ψ С Loop. Den har 7 baser, hvoraf (pseudouridin) og rT (ribothymidin) er usædvanlige baser. Sløjfen er stedet til fastgørelse til ribosom, (iv) DHU Loop. Sløjfen indeholder 8-12 baser. Det er den største sløjfe og har dihydrouridin. Det er bindingssted for aminoacyl synthetase enzym, (v) Extra Arm. Det er en variabel side arm eller sløjfe, som ligger mellem T Ψ С loop og anticodon. Det er ikke til stede i alle tRNA'er. Den ekstra arms nøjagtige rolle er ikke kendt.

Funktioner, (i) Som først postuleret af Crick er tRNA adaptermolekyle, som er beregnet til overførsel af aminosyrer til ribosomer til syntese af polypeptider. Der er forskellige tRNA'er for forskellige aminosyrer. Nogle aminosyrer kan afhentes af 2-6 tRNA'er. tRNA'er placerer specifikke aminosyrer på bestemte punkter under polypeptidsyntesen som pr. codoner af mRNA.

Kodoner anerkendes af anticodoner af tRNA'er. Specifikke aminosyrer genkendes
ved bestemte aktiverende eller aminoacylsyntetase-enzymer, (ii) De indeholder peptidylkæder over mRNA'erne. (iii) Initiator tRNA har den dobbelte funktion af initiering af proteinsyntese såvel som indføring af den første aminosyre. Der er imidlertid ingen tRNA til stop signaler.

3. Messenger RNA (mRNA):

Det er et langt RNA, der udgør 2-5% af det samlede RNA-indhold i cellen. Det bringer instruktioner fra DNA'et til dannelsen af ​​en bestemt type polypeptid. mRNA kaldes derfor også information eller genetisk RNA. Instruktionerne er til stede i basesekvensen af ​​dets nukleotider. Det kaldes genetisk kode.

Tre tilstødende nitrogenbaser specificerer en særlig aminosyre. Formation af polypeptid forekommer over ribosomet. mRNA bliver bundet til ribosom. tRNA'er induceres at bringe aminosyrer i en bestemt sekvens i overensstemmelse med sekvensen af ​​codoner, der er til stede over mRNA. mRNA har methyleret område ved 5'-terminalen. Det fungerer som en hætte til fastgørelse med ribosom. Hætten efterfølges af et initieringskodon (AUG) enten umiddelbart eller efter et lille, ikke-kodende lederområde.

Derefter er der kodende region efterfulgt af termineringskodon (UAA, UAG eller UGA). Efter termineringskodon er der en lille ikke-kodende trailerregion og poly A-område eller hale ved 3'-terminalen. Leader- og trailerregionerne hedder UTR (Utranslaterede regioner). Et mRNA kan kun angive et enkelt polypeptid eller et antal af dem.

Den førstnævnte hedder monocistronic, mens sidstnævnte er kendt som polykistronisk. Polykistronisk mRNA er mere almindeligt i prokaryoter. Eukaryot mRNA er sædvanligvis monokistronisk. Livstiden for mRNA er også variabel.

I nogle lavere former er det fra et par minutter til et par timer. På den anden side synes mRNA'erne af højere former at have et langt liv. Det er flere dage i tilfælde af unge røde blodlegemer, der fortsætter med at danne hæmoglobin, selvom kernen er degenereret.

Funktioner:

(i) mRNA bærer kodet information for translation til polypeptiddannelse.

(ii) Ved omvendt transkription kan det danne kompakte gener, der anvendes i genteknologi. Fænomenet forekommer også i naturen og har tilføjet visse gener i genomerne,

(iii) Det har en hætte region til fastgørelse til ribosom,

(iv) Hætte beskytter mRNA mod nedbrydning fra enzymer,

(v) mRNA har en hale region til beskyttelse mod cellulære enzymer og frigørelse fra ribosom.

4. Genomisk RNA (genetisk RNA):

Det findes i nogle vira kaldes riboviruses. Genomisk RNA kan være enkeltstrenget (f.eks. Tobak Mosaic Virus eller TMV) eller dobbeltstrenget (f.eks. Reovirus). Det er fragmenteret i influenzavirus. Genomisk RNA virker som et arveligt materiale. Den kan replikere direkte eller danne DNA i værtscellen for at producere RNA af sin egen type.

5. Katalytiske RNA'er:

Cech et al. (1981) fandt katalytisk aktivitet (spaltning og kovalent binding dannelse) i RNA precursor af ciliated protozoan kaldet Tetrahymena thermophila. Det hedder ribozym. I 1983 opdagede Altman et al, at ribonuclease-P, der deltager i behandling af tRNA fra dets forstadie, er en biokatalysator fremstillet af RNA og protein. Noller et al. (1992) fandt peptidyltransferase som RNA-enzym.

6. Small Nuclear RNA (snRNA):

Det er en lille størrelse RNA til stede i kernen. Hvert RNA kombineres med 7-8 molekyler af proteiner til dannelse af lille nukleært ribonukleoprotein eller snRNP. SnRNA deltager i splejsning (U1 og U2), rRNA-behandling (U3) og mRNA-behandling (U7).

7. Lille cytoplasmisk RNA (scRNA):

Det er lille størrelse RNA forekommer fri i cytoplasma. Et sådant lille cytoplasmatisk RNA er 7S og kombinerer med 6 proteinmolekyler for at producere signalgenkendelsespartikel eller SRP. Sidstnævnte hjælper med at tage og binde et ribosom til endoplasmatisk retikulum til fremstilling af sekretoriske proteiner.