Мы все знакомы с ДНК (DNA), все современные клетки используют ДНК в качестве наследственного материала, но как насчет ее менее известного брата, РНК (RNA)?

Близкие по концепции, но очень разные по назначению, эти два типа нуклеиновых кислот необходимы для нашей биологии. Итак, что же представляет собой РНК, явившаяся источником белковой жизни на Земле?

Что такое РНК

В то время когда ДНК кодирует ваши гены, РНК используется для экспрессии  этих генов. В процессе транскрипции, РНК создается путем чтения ДНК с помощью РНК-полимеразы.

Наиболее важным подтипом РНК является мРНК (mRNA), которая обозначает РНК-мессенджер. Этот тип мРНК (mRNA) несет информацию от ДНК и переходит к рибосомам для создания белков. А белки - это молекулы, которые производят изменения в организме.

Таким образом, это похоже на такой ДНК-буклет, который содержит описание того, что сделать в организме. РНК являются копиями только той информации, которая необходима организму сейчас, а белки - это работники, которые выходят и делают это. Этот генетический код считается «центральной догмой в молекулярной биологии».

Генетический код
Центральная догма молекулярной биологии.

РНК против ДНК

РНК и ДНК имеют удивительное количество сходств. И это имеет смысл: РНК буквально копирует себя из этого основного шаблона.

Например, РНК и ДНК состоят из четырех нуклеотидных строительных блоков. ДНК состоит из G, T, A и C. РНК аналогична, но заменяет T (тимин) на U (урацил). Урацил на самом деле выглядит так же, как тимин, но у него нет одной метильной (CH3) группы, которая есть у тимина.

Различие между ДНК и РНК
Визуальное представление основных различий между РНК и ДНК.

ДНК является двухцепочечной, но РНК - это только одна цепь (она может образовывать двойные цепи,но это не нормальное состояние РНК). Так легче сохраняться, потому что это гораздо более короткая цепь молекул.

Зачем? В его одноцепочечной форме генетически проще сделать (половину материала), сохраняя при этом всю информацию (в конце концов, если один всегда соединяется с другим, тогда вы точно знаете, какой должна быть эта другая цепочка). Кроме того, это легче читать. Представьте сложность распаковки спирали ДНК в нужных местах, чтобы получить доступ к коду внутри, в то время как РНК уже в открытой и легко читаемой форме!

Наконец, у них разные основы. ДНК удерживается вместе дезоксирибозой, сахарно-фосфатным скелетом, удерживающим все эти нуклеотиды в порядке. Основа РНК состоит из рибозы. Рибоза во многом похожа на дезоксирибозу, но имеет дополнительную гидроксильную (ОН) группу. Таким образом,дезоксирибоза - это просто деоксигенированная рибоза, потому что в ней нет кислорода.

Специальные типы РНК

Когда большинство людей думают о РНК, они думают о мРНК (mRNA). Но есть несколько дополнительных подтипов РНК, каждый из которых имеет специальные функции.

Процесс создания мРНК(mRNA) был бы невозможен без других форм РНК. Передача РНК (tRNA) необходима для доставки аминокислот в рибосому. В рибосоме рибосомная РНК (rRNA) связывает вместе аминокислоты, чтобы они могли создавать белки. Взятые вместе, (tRNA, rRNA и mRNA называются кодирующими РНК, потому что все они работают вместе, кодируя белки.

перевод белка
Визуальное изображение механизма перевода.

Большинство некодирующих РНК выполняет регуляторные функции. Наиболее известными из них являются microRNA (называемая miRNA или miR). Эти miRNA могут спариваться с одноцепочечной mRNA. Когда это происходит, эти mRNA помечаются как деградированные. Следовательно, miRNA может пометить mRNA и блокировать перевод белка

Таким образом, miRNA обычно используется для контроля количества белка, продуцируемого из mRNA.

Существует также очень похожий подтип, называемый малой интерферирующей РНК (siRNA), которая маркирует РНК для деградации сразу после биосинтеза. Он может быть использован для предотвращения создания любого белка.

Кроме того, siRNA часто искусственно используется в лабораториях, чтобы предотвратить создание определенных белков, а затем посмотреть, как это влияет на другие биологические процессы.

SiRNA
Механизм действия SiRNA.

Энхансерная РНК (eRNA) была впервые открыта в 2010 году. Они «транскрибируются» из областей «улучшителя» ДНК - регуляторных мест, о которых известно, что они усиливают экспрессию  генов. Эти eRNA также используются для увеличения количества mRNA, продуцируемой из этого сегмента ДНК.

Малая ядрышковая РНК, называемая snoRNA, помогает химически модифицировать другие группы РНК. Они могут помочь добавить либо метильную группу (СН3) - процесс, называемый метилированием, или они могут превратить один из нуклеотидов в уридин - процесс, называемый псевдоуридилированием.

Наконец, существуют длинные некодирующие РНК (lncRNAs). Считается, что они заставляют замолчать длинные участки ДНК. Считается, что они также участвуют в регуляции деления стволовых клеток на ранней стадии жизни.

Что такое РНК? Теперь ты знаешь!

Теперь вы узнали все о тайнах РНК. Хотя он не так широко известен как ДНК и не так роскошен, как функция белка, он все еще остается одним из трех основных компонентов молекулярной биологии. Жизнь не может существовать без этого. Фактически, РНК часто считается потенциально ответственной за выражение наследственной информации, которая сегодня требует чрезвычайно сложного механизма и переходит от ДНК к белку через промежуточное звено - РНК.