Funkcie, štruktúra a typy ARN

On RNA alebo RNA (Kyselina ribonukleová) je typ nukleovej kyseliny prítomnej v eukaryotických, prokaryot a vírusových organizmoch. Je to nukleotidový polymér, ktorý vo svojej štruktúre obsahuje štyri typ dusíka: adenín, guaníny, cytozín a uracil.

RNA sa všeobecne nachádza ako jediný pás (s výnimkou niektorých vírusov), v lineárnom alebo tvorbe série komplexných štruktúr. V skutočnosti má RNA štrukturálnu dynamiku, ktorá sa nepozoruje v vrtule s dvojitou DNA. Rôzne typy RNA majú veľmi rozmanité funkcie.

Ribozomálne RNA sú súčasťou ribozómov, štruktúry zodpovedné za syntézu proteínov v bunkách. Messenger RNA funguje ako sprostredkovatelia a transportné genetické informácie do ribozómu, ktorý prekladá správu z nukleotidovej sekvencie do aminokyselinovej sekvencie.

Prenos RNA je zodpovedný za aktiváciu a prenos rôznych typov aminokyselín -20 v celkovom počte ribozómov. Pre každú aminokyselinu je prenosová molekula RNA, ktorá rozpoznáva sekvenciu v Messenger RNA.  

Okrem toho existujú aj iné typy RNA, ktoré sa priamo nezúčastňujú na syntéze proteínov a zúčastňujú sa na regulácii génov.

Štruktúra

Základné jednotky RNA sú nukleotidy. Každý nukleotid je tvorený dusíkovou bázou (adenín, guaníny, cytozín a uracil), pentóza a fosfátová skupina.

Nukleotidy

Dusíkové bázy sú odvodené z dvoch základných zlúčenín: pyrimidíny a puríny.

Základy odvodené z purín sú adenín a guaníny a bázy odvodené z pyrimidínov sú cytozín a uracil. Aj keď sú to najbežnejšie základy, nukleové kyseliny môžu tiež prezentovať ďalšie typy základov, ktoré sú menej časté.

Pokiaľ ide o pentózu, sú to jednotky D-Ribyan. Preto sa nukleotidy, ktoré tvoria RNA, nazývajú „ribonukleotidy“.

Reťaz RNA

Nukleotidy sú spojené spoločne chemickými väzbami, ktoré zahŕňajú fosfátovú skupinu. Na ich vytvorenie je 5 'fosfátová skupina nukleotidu spojená s hydroxylovou skupinou (-OH) na 3' konci nasledujúceho nukleotidu, čím sa vytvorí spojenie typu fosfodiesteru.

V celom reťazci nukleovej kyseliny majú fosfodiesterové väzby rovnakú orientáciu. Preto existuje polarita vlákna, rozlišujúca medzi 3 'a koncom 5' '.

Konvenciou je štruktúra nukleových kyselín zastúpená koncom 5 'vľavo a 3' vpravo.

RNA produkt transkriptu DNA je jednoduchý pásový reťazec, ktorý sa otočí doprava, v špirálovej konformácii v dôsledku stohovania báz. Interakcia medzi purínmi je oveľa väčšia ako interakcia medzi dvoma pyrimidínmi, kvôli veľkosti ich.

V RNA nemôžete hovoriť o tradičnej a referenčnej sekundárnej štruktúre, ako je napríklad DNA Double vrtuľa. Trojrozmerná štruktúra každej molekuly RNA je jedinečná a komplexná, porovnateľná so štruktúrou proteínov (logicky nemôžeme globalizovať štruktúru proteínov).

Sily, ktoré stabilizujú RNA

Existujú slabé interakcie, ktoré prispievajú k stabilizácii RNA, najmä k stohovaniu báz, kde sú krúžky umiestnené na sebe. Tento jav tiež prispieva k stabilite vrtule DNA.

Ak molekula RNA nájde komplementárnu sekvenciu, môže byť spojená a vytvára štruktúru dvojitého reťazca, ktorá sa otočí doprava. Prevažná forma je typu A; Pokiaľ ide o formy Z, preukázali iba v laboratóriu, zatiaľ čo forma B nebola pozorovaná.

Vo všeobecnosti existujú krátke sekvencie (napríklad UUGG), ktoré sa nachádzajú na konci RNA a majú zvláštnosť formovania Slučky stajňa. Táto sekvencia sa podieľa na skladaní trojrozmernej štruktúry RNA.

Okrem toho môžu byť vodíkové mosty tvorené na iných miestach, ktoré nie sú typickým bázovým párením (Au a CG). Jedna z týchto interakcií sa vyskytuje medzi 2'-OH ribosa s ostatnými skupinami.

Objasnenie rôznych štruktúr nájdených v RNA slúžilo na demonštráciu viacerých funkcií tejto nukleovej kyseliny.

Typy a funkcie RNA

Existujú dva druhy RNA: informačné a funkčné. RNA, ktoré sa zúčastňujú na syntéze proteínu, patria do prvej skupiny a fungujú ako sprostredkovatelia procesu; Informačné RNA sú Messenger RNA.

Naopak, RNA patriace do druhej triedy, funkčné, nedajú vznik novej molekuly proteínu a samotná RNA je konečný produkt. Toto sú prenosové RNA a ribozomálne RNA.

Môže vám slúžiť: Endo Agar: Čo je, nadácia, príprava, použitia

V cicavčích bunkách je 80 % RNA ribozomálna RNA, 15 % je prenosová RNA a iba malá časť zodpovedá Messenger RNA. Tieto tri typy spolupracujú na dosiahnutí biosyntézy proteínov.

Existujú aj malé jadrové RNA, malé cytoplazmatické a mikroarnové RNA, okrem iného. Každý z najdôležitejších typov bude podrobne opísaný:

Messenger RNA

V eukaryotoch je DNA obmedzená v jadre, zatiaľ čo syntéza proteínov sa vyskytuje v bunkovej cytoplazme, kde sa nachádzajú ribozómy. Pre túto priestorovú separáciu musí existovať mediátor, ktorý prenáša správu z jadra do cytoplazmy a že molekula je Messenger RNA.

Messenger RNA, skrátená RNM, je sprostredkovateľská molekula, ktorá obsahuje informácie kódované v DNA a špecifikuje sekvenciu aminokyselín, ktoré spôsobia vznik funkčného proteínu.

Termín Messenger RNA navrhol v roku 1961 François Jacob a Jacques Monod na opis časti RNA, ktorá preniesla správu z DNA na ribozómy.

Proces syntézy RNM z DNA vlákna je známy ako transkripcia a vyskytuje sa odlišne medzi prokaryotes a eukaryoty. 

Génová expresia sa riadi niekoľkými faktormi a závisí od potrieb každej bunky. Prepis je rozdelený do troch etáp: iniciácia, predĺženie a ukončenie.

Prepis

Proces replikácie DNA, ktorý sa vyskytuje v každej bunkovej divízii, skopírujte celý chromozóm. Proces transkripcie je však oveľa selektívnejší, zaoberá sa iba spracovaním špecifických segmentov DNA vlákna a nevyžaduje základný náter.

V Escherichia coli -Najlepšie študované baktérie v biologických vedách- transkripcia začína. Enzým RNA polymeráza je zodpovedná za syntézu RNA a ako transkripcia pokračuje, reťaz DNA sa vracia do svojej pôvodnej podoby.

Zasvätenie, predĺženie a ukončenie

Transkripcia nie je iniciovaná na náhodných miestach v molekule DNA; Existujú špecializované stránky pre tento jav, nazývané promótory. V A. coli RNA polymeráza je spojená s pármi báz nad bielu oblasť.

Sekvencie, v ktorých sú transkripčné faktory spojené, sú medzi rôznymi druhmi dosť zachované. Jednou z najznámejších propagujúcich sekvencií je Tata Box.

Pri predĺžení enzým RNA polymerázy pridáva nové nukleotidy do konca 3'-oh, nasledujúca adresa 5 'až 3'. Hydroxylová skupina pôsobí ako nukleofil a útočí na alfa fosfát nukleotidu, ktorý sa pridá. Táto reakcia uvoľňuje pyrofosfát.

Na syntézu Messenger RNA sa používa iba jeden z reťazcov DNA, ktorá sa skopíruje v adrese 3 'až 5' (antiparalelná forma nového reťazca RNA). Nukleotid, ktorý sa pridá.

RNA polymeráza zastavuje proces, keď nájde bohaté oblasti v cytozíne a guanine. Nakoniec je nová molekula Messenger RNA oddelená od komplexu.

Prepis v prokaryotoch

V prokaryotoch môže molekula Messenger RNA kódovať viac ako jeden proteín.

Keď RNM kóduje výlučne pre proteín alebo polypeptid, nazýva sa monocystronická mRNA, ale ak kódujete viac ako jeden proteínový produkt, ARNM je polystonický (všimnite si, že v tomto kontexte sa pojem Cistron vzťahuje na gén).

Prepis v eukaryotoch

V eukaryotických organizmoch sú drvivá väčšina RNA monocystronika a transkripčné zariadenie je oveľa zložitejšie je táto línia organizmov. Vyznačujú sa tým, že majú tri polymerázy, označované I, II a III RNA, každý so špecifickými funkciami.

I je zodpovedný za syntézu pre-ANARNR, II syntetizuje Messenger RNA a niektoré špeciálne RNA. Nakoniec, III má na starosti prenos RNA, 5S ribozomálnych a ďalšie malé RNA.

Messenger RNA v eukaryotoch

Messenger RNA trpí sériou špecifických úprav v eukaryotoch. Prvý zahŕňa pridanie „caperuza“ do extrémnej 5 '. Chemicky je Caperuza 7-metylguanínový zvyšok ukotvený do konca spojením typu 5 ', 5'-trifosfát.

Funkciou tejto oblasti je chrániť RNA pred možnou degradáciou ribonukleázami (enzýmy, ktoré degradujú RNA v menších komponentoch).

Okrem toho dochádza k odstráneniu 3 'konca a adenínovému odpadu sa pridá od 80 do 250. Táto štruktúra je známa ako „chvostová“ polia a slúži ako zóna únie pre niekoľko proteínov. Keď prokaryotes získava polia chvost, má tendenciu stimulovať jej degradáciu.

Môže vám slúžiť: husté spojivové tkanina: Charakteristiky a funkcie

Na druhej strane, tento posol je prepisovaný intrónmi. Intróny sú sekvencie DNA, ktoré nie sú súčasťou génu, ale to „prerušenie“ povedala sekvencia. Intróny sa neprekladajú, a preto musia byť vylúčené z posla.

Väčšina génov stavovcov má intróny, s výnimkou génov, ktoré kódujú pre históny. Podobne sa počet intrónov v géne môže líšiť od niekoľkých do desiatok z nich.

Spojenie RNA

SKladenie RNA alebo procesu rezania a zostrihu spočíva v eliminácii intrónov v Messenger RNA.

Niektoré intróny nájdené v jadrových alebo mitochondriálnych génoch môžu vykonať proces Spojenie Bez enzýmu alebo pomoci ATP. Namiesto toho sa tento proces vykonáva pomocou transcifikačných reakcií. Tento mechanizmus bol objavený v Cialeed Protozoan Tetramymena termofila.

Naopak, existuje ďalšia skupina poslov, ktorí nie sú schopní sprostredkovať svoje vlastné Spojenie, Potrebujú teda ďalšie stroje. Táto skupina patrí pomerne vysoký počet jadrových génov.

Proces Spojenie Je sprostredkovaný proteínovým komplexom nazývaným komplex exprimsómu alebo rezanie a kĺb. Systém sa skladá zo špecializovaných komplexov RNA nazývaných ribonukleoproteíny Small Nuklear (RNP).

Existuje päť typov RNP: U1, U2, U4, U5 a U6, ktoré sú v jadre a sprostredkujú proces Spojenie.

On Spojenie môže produkovať viac ako jeden typ proteínu -to je známe ako Spojenie Alternatívne-pretože exóny sú pevné odlišne, čím vytvárajú odrody poslov ARN.

Ribozomálna RNA

Ribozomálna RNA, skrátená RNR, sa nachádza v ribozómoch a zúčastňuje sa na biosyntéze proteínov. Preto je nevyhnutnou súčasťou všetkých buniek.

Ribozomálna RNA je spojená s molekulami proteínov (približne 100,. Sú klasifikované v závislosti od ich sedimentačného koeficientu, označený písmenom S Svedbergovho jednotiek.

Ribozóm pozostáva z dvoch častí: hlavná podjednotka a menšia podjednotka. Obidve podjednotky sa líšia medzi prokaryotes a eukaryoty, pokiaľ ide o koeficient sedimentácie.

Prokaryoty majú veľkú podjednotku 50. rokov a 30.

Gény kódujúce ribozomálne RNA sú v jadre, v konkrétnej oblasti jadra, ktorá nie je membrána. Ribozomálne RNA sú v tejto oblasti transkribované RNA polymerázou I.

V bunkách, ktoré syntetizujú veľké množstvo proteínov; Jadro je výrazná štruktúra. Ak však dotknutá bunka nevyžaduje vysoký počet proteínových produktov, jadro je takmer nepostrehnuteľná štruktúra.

Spracovanie ribozomálnej RNA

Veľká ribozomálna podjednotka 60. rokov je spojená s fragmentmi 28 a 5.8s. Pokiaľ ide o malú podjednotku (40 s), je spojená s 18 s.

V horných eukaryotoch je pre-aRNRR kódovaný v transkripčnej jednotke 45S, ktorá zahŕňa RNA polymerázu I. Tento prepis je spracovaný v zrelom ribozomálnom rebre 28s, 18 a 5.8s.

Pokračovaním v syntéze je pre-ANCRR spojená s rôznymi proteínmi a tvorí častice ribonukleoproteínov. To trpí sériou následných modifikácií, ktoré zahŕňajú metyláciu zo skupiny 2'-OH ribózy a konverzia odpadu z uridínu na pseudouridín.

Región, v ktorej sa tieto zmeny vyskytnú, sú kontrolované viac ako 150 molekúl malých nukleárnych RNA, ktoré majú schopnosť pripojiť sa k predbežnému zariadeniu.

Na rozdiel od zvyšku pre-ANCRR je 5S transkribovaný RNA polymerázou III v nukleoplazme a nie vo vnútri jadra. Po syntetizovaní sa pridelí do jadra na zostavenie s 28 a 5.8S, čím sa vytvárajú ribozomálne jednotky.

Na konci procesu montáže sa podjednotky prenášajú do cytoplazmy jadrovými pórmi.

Polyribozómy

Môže sa stať, že molekula Messenger RNA vedie k niekoľkým proteínom súčasne a spája viac ako jeden ribozóm. Ako proces prekladu postupuje, koniec posla je voľný a môže ho zachytiť iným ribozómom, ktorý začína novú syntézu.

Preto je bežné nájsť zoskupené ribozómy (medzi 3 a 10) v jednej molekule Messenger RNA a táto skupina sa nazýva polyribozóm.

Prenosová RNA

Prenos RNA je zodpovedná za prenos aminokyselín v priebehu procesu syntézy proteínov. Sú zložené z približne 80 nukleotidov (v porovnaní s Messenger RNA, je to „malá“) molekula).

Môže vám slúžiť: fyziologická adaptácia

Štruktúra má záhyby a kríže, ktoré pripomínajú ďatelina s tromi ramenami. Na jednom konci sa nachádza adenylový kruh, kde hydroxylová skupina médií Ribosa Únia s aminokyselinami, ktorá sa má prepravovať.

Rôzne prenosové RNA sa kombinujú výlučne s jednou z dvadsiatich aminokyselín, ktoré tvoria proteíny; Inými slovami, je to vozidlo, ktoré prepravuje základné bloky bielkovín. Komplex prenosu RNA spolu s aminokyselinou sa nazýva amininoacil-arnt.

Okrem toho v procese prekladu - ktorý sa vyskytuje vďaka ribozómom - každá prenosová RNA rozpoznáva špecifický kodón v Messenger RNA. Keď to rozpozná, zodpovedajúca aminokyselina sa uvoľní a stáva sa súčasťou syntetizovaného peptidu.

Aby sa rozpoznala typ aminokyseliny, ktorá sa musí dodať, RNA má „antikodón“ umiestnený v strednej oblasti molekuly. Tento antikodón je schopný tvoriť vodíkové väzby s doplnkovými základňami prítomnými v DNA Messenger.

Mikroarn

Microarn alebo rnami sú typ jedného reťazca medzi 21 a 23 nukleotidmi, ktorých funkciou je regulovať expresiu génov. Pretože proteín sa neprekladá, zvyčajne sa nazýva nekódujúca RNA.

Rovnako ako ostatné typy RNA, aj mikroarnové spracovanie je komplexné a zahŕňa sériu proteínu.

Microarn vyplýva z dlhších prekurzorov nazývaných rnemi-prPI, odvodený z prvého prepisu génu. V jadre bunky sú tieto prekurzory modifikované v mikroprocesorovom komplexe a výsledkom je pre-arnmi.

Pre-ARNMI sú 70 nukleotidových vidličiek, ktoré pokračujú v ich spracovaní v cytoplazme enzýmom nazývaným DICER, ktorý zostavuje tlmivý komplex indukovaný RNA (RISC) a nakoniec RNAMI je syntetizovaný.

Tieto RNA sú schopné regulovať génovú expresiu, pretože sa dopĺňajú k konkrétnym poslom RNA. Keď sa pripájajú k svojmu cieľu, RNEM dokáže potlačiť posla alebo ho dokonca zhoršiť. Preto ribozóm nemôže preložiť uvedený prepisovaný.

Umlčanie RNA

Konkrétny typ mikroarnu je malá interferenčná RNA (ARNSI), tiež nazývaná umlčková RNA. Sú to krátke RNA, medzi 20 až 25 nukleotidmi, ktoré bránia expresii určitých génov.

Sú to veľmi sľubné nástroje pre výskum, pretože umožňujú umlčať gén záujmu, a tak študovať svoju možnú funkciu.

Rozdiely medzi DNA a RNA

Aj keď DNA a RNA sú nukleové kyseliny a môžu vyzerať veľmi podobne ako prvý pohľad, líšia sa v niekoľkých svojich chemických a štrukturálnych vlastnostiach. DNA je molekula dvojitého pásma, zatiaľ čo RNA je jednoduchý pás.

Preto je RNA všestrannejšia molekula a môže si osvojiť širokú škálu troch rozmerovných foriem. Niektoré vírusy však majú vo svojom genetickom materiáli dvojité pásmo.

V nukleotidoch RNA je molekula cukru ribóza, zatiaľ čo v DNA je to deoxyribóza, ktorá sa líši iba v prítomnosti atómu kyslíka.

Fosfodiesterová väzba v kostre DNA a RNA je náchylná na pomalý hydrolýzu a bez prítomnosti enzýmov. V podmienkach alkality sa RNA rýchlo hydrolyzuje -vďaka extra hydroxylovej skupine -DNA, zatiaľ čo DNA nie.

Podobne dusíkové bázy, ktoré tvoria nukleotidy v DNA, sú guaníny, adenín, timin a cytozín; Na druhej strane, v RNA je Timina nahradená Uracilom. Uracil sa môže páriť s adenínom, rovnako ako Timina v DNA.

Pôvod a vývoj

RNA je jediná známa molekula schopná ukladať informácie a súčasne katalyzovať chemické reakcie; Preto niekoľko autorov navrhuje, aby molekula RNA bola rozhodujúca pre pôvod života. Prekvapivo sú ribozómy substráty ďalšie molekuly RNA.

Objav ribzýmov viedol k biochemickej redefinícii „enzýmu“ -Since pred termínom, ktorý sa použil výlučne na proteíny s katalytickou aktivitou -a pomohol podporovať scenár, v ktorom sa prvé spôsoby života používajú ako genetický materiál iba ARN RNA iba ARN RNA.

Odkazy

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, a kol. (2002). Biológia molekulárnej bunky. 4. vydanie. New York: Garland Science. Z DNA do RNA. K dispozícii na: NCBI.NLM.NIH.Vláda
2. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Biochémia. Obrátil som sa.
3. Campbell, n. Do., & Reece, J. B. (2007). biológia. Edimatizovať. Pan -American Medical.