RNS függvények, struktúra és típusok

az RNS vagy RNS (ribonukleinsav) az eukarióta szervezetekben, a prokariótákban és a vírusokban jelen lévő nukleinsav. Nukleotidok polimere, amely szerkezetében négyféle nitrogénbázist tartalmaz: adenin, guanin, citozin és uracil..

Az RNS-t általában egyetlen sávként (kivéve néhány vírust), lineárisan vagy összetett struktúrák sorozatát képezik. Valójában az RNS szerkezeti dinamizmusa nem figyelhető meg a DNS kettős spiráljában. Az RNS különböző típusai nagyon változatosak.

A riboszómális RNS-ek a riboszómák részei, a sejtekben a fehérjék szintéziséért felelős struktúrák. A hírvivő RNS-ek közvetítőként működnek és a genetikai információt a riboszómába szállítják, amely az üzenetet nukleotidszekvenciától egy aminosav-szekvenciává alakítja.

A transzfer RNS-ek felelősek a különböző típusú aminosavak -20 aktiválásáért és átadásáért a riboszómákba. Mindegyik aminosavra transzfer RNS molekula van, amely felismeri a szekvenciát a messenger RNS-ben.  

Továbbá vannak más típusú RNS-ek is, amelyek közvetlenül nem vesznek részt a fehérjeszintézisben, és részt vesznek a génszabályozásban.

index

• 1 Szerkezet
  • 1.1 Nukleotidok
  • 1.2 RNS-lánc
  • 1.3 Az RNS-t stabilizáló erők
• 2 Az RNS típusai és funkciói
  • 2.1 Messenger RNS
  • 2.2. Riboszomális RNS
  • 2.3 RNS átvitele
  • 2.4 MikroRNS
  • 2,5 némított RNS
• 3 A DNS és az RNS közötti különbségek
• 4 Eredet és fejlődés
• 5 Referenciák

struktúra

Az RNS alapvető egységei nukleotidok. Minden nukleotidot nitrogénbázis (adenin, guanin, citozin és uracil), pentóz és foszfátcsoport képez..

nukleotid

A nitrogénbázisok két alapvető vegyületből származnak: pirimidinek és purinek.

A purinokból származó bázisok az adenin és a guanin és a pirimidinekből származó bázisok a citozin és az uracil. Bár ezek a leggyakoribb bázisok, a nukleinsavak más, kevésbé gyakori bázisokat is tartalmazhatnak.

Ami a pentózt illeti, ezek d-ribóz egységek. Ezért az RNS-t alkotó nukleotidokat "ribonukleotidoknak" nevezzük..

RNS-lánc

A nukleotidokat kémiai kötések kötik össze, amelyek a foszfátcsoportot tartalmazzák. Ezek kialakításához a nukleotid 5'-végén lévő foszfátcsoport a következő nukleotid 3'-végén lévő hidroxilcsoporthoz (-OH) kapcsolódik, így foszfodiészter típusú kötést hoz létre..

A nukleinsav lánc mentén a foszfodiészter kötések ugyanolyan orientációjúak. Ezért a szál polaritása van, megkülönböztetve a 3 'és az 5' véget.

Megegyezés szerint a nukleinsavak szerkezetét a bal oldalon lévő 5 'vég és a jobb oldalon lévő 3' vég ábrázolja.

A DNS transzkripciójának RNS terméke egy egyszerű lánc, amely jobbra fordul, spirális konformációban az alapok egymásra rakásával. A purinok közötti kölcsönhatás sokkal nagyobb, mint a két pirimidin közötti kölcsönhatás, a méretük szerint.

Az RNS-ben nem tudunk hagyományos másodlagos struktúráról és referenciáról beszélni, mint a DNS kettős spirálja. Az egyes RNS-molekulák háromdimenziós szerkezete egyedi és összetett, hasonló a fehérjékhez (logikailag nem tudjuk globalizálni a fehérjék szerkezetét).

Az RNS-t stabilizáló erők

Kevés kölcsönhatás van, amely hozzájárul az RNS stabilizálásához, különösen a bázisok egymásra rakásához, ahol a gyűrűk egymás fölött helyezkednek el. Ez a jelenség szintén hozzájárul a DNS-hélix stabilitásához.

Ha az RNS molekula egy komplementer szekvenciát talál, akkor kettős láncú struktúrát alkothatnak, amelyek jobbra fordulnak. A domináns forma az A típus; mint a Z formáknál, csak a laboratóriumban bizonyították, míg a B formát nem figyelték meg.

Általában rövid R-szekvenciák vannak (mint például az UUGG), amelyek az RNS végén találhatók, és amelyeknek a kialakulásának sajátosságai vannak. hurkok stabil. Ez a szekvencia részt vesz az RNS háromdimenziós szerkezetének összehajtásában.

Ezenkívül a hidrogénkötések más helyeken is kialakulhatnak, amelyek nem tipikus bázispárok (AU és CG). Az ilyen kölcsönhatások egyike a ribóz 2'-OH és más csoportok között van.

Az RNS-ben található különböző struktúrák hígítása szolgálta ennek a nukleinsavnak a több funkcióját.

Az RNS típusai és funkciói

Kétféle RNS létezik: az információs és a funkcionális. Az első csoportba azok a RNS-ek tartoznak, amelyek részt vesznek a fehérjék szintézisében, és folyamatközvetítőként működnek; az információs RNS-ek a hírvivő RNS-ek.

Ezzel szemben a második osztályba tartozó RNS-ek, a funkcionálisak, nem hoznak létre új fehérje molekulát, és maga az RNS a végtermék. Ezek a transzfer RNS-ek és a riboszomális RNS-ek.

Az emlőssejtekben az RNS 80% -a riboszomális RNS, 15% transzfer RNS, és csak egy kis rész felel meg a hírvivő RNS-nek. Ez a három típus együttműködik a fehérje bioszintézisének elérése érdekében.

Vannak még kis nukleáris RNS-ek, kis citoplazmatikus RNS-ek és mikroRNS-ek is. Ezután részletesen ismertetjük a legfontosabb típusokat:

Messenger RNS

Az eukariótákban a DNS a magra korlátozódik, míg a fehérje szintézis a sejt citoplazmájában, ahol a riboszómák találhatók. Ehhez a térbeli elkülönítéshez olyan közvetítőnek kell lennie, amely az üzenetet a magból a citoplazmába szállítja, és hogy ez a molekula a hírvivő RNS.

A hírvivő RNS rövidített mRNS egy olyan közbenső molekula, amely a DNS-ben kódolt információt tartalmazza, és aminosavszekvenciát határoz meg, amely funkcionális fehérjét eredményez..

A messenger RNS kifejezést François Jacob és Jacques Monod 1961-ben javasolta az RNS azon részének leírására, amelyek az üzenetet továbbították a DNS-ből a riboszómákba..

A DNS-szálból származó mRNS szintézisének folyamatát transzkripciónak nevezik, és a prokarióták és az eukarióták között különbözik.. 

A gén expresszióját több tényező szabályozza, és az egyes sejtek igényeitől függ. A transzkripció három szakaszra osztható: kezdet, megnyúlás és megszűnés.

átírás

A DNS-replikációs folyamat, amely minden sejtmegosztásban történik, a teljes kromoszómát másolja. Azonban a transzkripciós eljárás sokkal szelektívebb, csak a DNS-szál specifikus szegmenseinek feldolgozásával foglalkozik, és nem igényel primert.

-ban Escherichia coli -a biológiai tudományokban legjobban tanulmányozott baktérium - a transzkripció a DNS kettős hélixének feloldásával kezdődik, és a transzkripciós hurok képződik. Az RNS polimeráz enzim felelős az RNS szintéziséért, és a transzkripció folytatása után a DNS szál visszatér az eredeti formájához.

Kezdeményezés, megnyúlás és megszűnés

A DNS-molekulában a transzkripció nem véletlenszerű helyeken indul; erre a jelenségre specializált oldalak vannak, amelyeket promótereknek hívnak. -ban E. coli az RNS-polimeráz néhány bázispárhoz kapcsolódik a fehér régió felett.

Azok a szekvenciák, amelyekben a transzkripciós faktorok kapcsolódnak, meglehetősen konzerváltak a különböző fajok között. Az egyik legismertebb promoter szekvencia a TATA mező.

Nyúlás esetén az RNS polimeráz enzim új nukleotidokat ad a 3'-OH végéhez az 5 '- 3' irányt követve. A hidroxilcsoport nukleofilként működik, és megtámadja a hozzáadandó nukleotid alfa-foszfátját. Ez a reakció pirofoszfátot szabadít fel.

Csak egy DNS-szálat használunk a hírvivő RNS szintetizálására, amelyet a 3'-5 'irányba másolunk (az új RNS-szál antiparallel formája). A hozzáadandó nukleotidnak meg kell felelnie az alap párosításnak: U párosítás az A-val és G-vel C-vel.

Az RNS-polimeráz megállítja a folyamatot, amikor cytosinban és guaninban gazdag régiókat talál. Végül az új RNS-molekula elkülönül a komplextől.

Transkripció prokariótákban

A prokariótákban a hírvivő RNS molekula több fehérjét kódolhat.

Amikor egy mRNS kizárólag fehérjéhez vagy polipeptidhez kódol, monocisztonikus mRNS-nek hívják, de ha egynél több fehérjeterméket kódol, az mRNS polisztistron (megjegyezzük, hogy ebben az összefüggésben a cistron kifejezés a génre utal).

Transkripció az eukariótákban

Az eukarióta szervezetekben az mRNS-ek túlnyomó többsége monocisztonikus, és a transzkripciós gép sokkal összetettebb ebben a szervezetben. Jellemzője, hogy három RNS polimerázt tartalmaz, amelyek I, II és III jelűek, mindegyikük specifikus funkcióval rendelkezik.

Az I a pre-rRNS szintéziséért felelős, a II szintetizálja a messenger RNS-eket és néhány speciális RNS-t. Végül a III felelős a transzfer RNS, az 5S riboszóma és más kis RNSért.

Messenger RNS az eukariótákban

A Messenger RNS az eukariótákon specifikus módosításokat hajt végre. Az első magában foglalja a "kupak" hozzáadását az 5 'véghez. Kémiailag a kupak egy 7-metil-guanozin maradék, amely az 5 ', 5'-trifoszfát kötéssel van rögzítve a végéhez..

Ennek a zónának az a feladata, hogy megvédje az RNS-t a lehetséges bomlástól a ribonukleázok (enzimek, amelyek az RNS-t kisebb komponensekké bontják).

Ezenkívül a 3 'vég eltávolítása következik, és 80-250 adenin maradékot adunk hozzá. Ezt a szerkezetet poliA "faroknak" nevezik, és számos fehérje kötőzónájaként szolgál. Amikor egy prokarióta beszerez egy farok-poliA-t, hajlamos arra, hogy stimulálja annak lebomlását.

Másrészt, ez a hírnök átíródik az intronokkal. Az intronok olyan DNS-szekvenciák, amelyek nem részei a génnek, hanem "megszakítják" a szekvenciát. Az intronokat nem fordítják le, ezért el kell távolítani őket a hírnöktől.

A legtöbb gerinces génnek intronja van, kivéve a hisztonokat kódoló géneket. Hasonlóképpen a génben lévő intronok száma ezek közül néhánytól tucatig változhat.

splicing RNS

Az splicing Az RNS vagy a splicing folyamat magában foglalja az intronok eltávolítását a messenger RNS-ben.

Néhány nukleáris vagy mitokondriális génben található intron képes végrehajtani a folyamatot splicing enzimek vagy ATP nélkül. Ehelyett a folyamatot átészterezési reakciókkal hajtjuk végre. Ezt a mechanizmust felfedezték a kúpos protozoonban Tetrahymena thermophila.

Ezzel szemben van egy másik hírnökcsoport is, akik nem képesek közvetíteni a sajátjukat splicing, így további gépekre van szükségük. Ehhez a csoporthoz viszonylag nagyszámú nukleáris gén tartozik.

A folyamat splicing egy spiceosome vagy splicing komplexnek nevezett fehérje komplexet közvetít. A rendszer speciális RNS-komplexekből áll, amelyeket nukleáris kis ribonukleoproteineknek (RNP) neveznek..

Az RNP öt típusa van: U1, U2, U4, U5 és U6, amelyek a magban találhatók és közvetítik a folyamatot splicing.

az splicing többfajta fehérjét képes előállítani - ez az úgynevezett splicing alternatív-, mivel az exonok differenciálisan vannak elrendezve, és a hírvivő RNS fajtáit hozzák létre.

Riboszómális RNS

Riboszómális RNS, rövidített rRNS, riboszómákban található, és részt vesz a fehérjék bioszintézisében. Ezért minden sejt alapvető összetevője.

A riboszómális RNS fehérjemolekulákhoz kapcsolódik (kb. 100, kb.), Hogy riboszomális presubunidádokat hozzanak létre. A Svedberg-egységek S betűjével jelölt üledési együtthatójuk szerint vannak besorolva.

A riboszómát két rész alkotja: a fő alegységet és a kisebb alegységet. Mindkét alegység különbözik a prokarióták és az eukarióták között az ülepedési együttható szempontjából.

A prokarióták nagy 50S-alegységgel és egy kis 30S-alegységgel rendelkeznek, míg az eukariótákban a nagy alegység 60S és a kis 40S-alegység.

A riboszomális RNS-eket kódoló gének a nukleolusban, a mag specifikus területén vannak, amely nem egy membrán által határolt. A riboszómális RNS-eket RNS-polimeráz I-vel írjuk át ebben a régióban.

Olyan sejtekben, amelyek nagy mennyiségű fehérjét szintetizálnak; A nukleolus kiemelkedő struktúra. Azonban, ha a kérdéses sejt nem igényel nagy számú fehérjeterméket, a nukleolus szinte észrevehetetlen szerkezet..

A riboszómális RNS feldolgozása

A nagy 60S riboszómális alegység a 28S és az 5.8S fragmensekhez kapcsolódik. A kis alegység (40S) tekintetében a 18S-hez kapcsolódik.

Magasabb eukariótákban a pre-rRNS-t egy 45S transzkripciós egységben kódoljuk, amely RNS polimerázt tartalmaz. Ez a transzkriptum a 28S, 18S és 5.8S érett riboszomális RNS-ekben kerül feldolgozásra.

Ahogy a szintézis folytatódik, a pre-rRNS-t különböző fehérjékhez kapcsoljuk, és ribonukleoprotein részecskéket képeznek. Ez egy sor későbbi módosításon megy keresztül, amelyek magukban foglalják a ribóz 2'-OH csoportjának metilezését és az uridin maradékainak pszeudouridinné történő átalakítását..

Azokat a régiókat, ahol ezek a változások bekövetkeznek, több mint 150 kis nukleoláris RNS-molekulával szabályozzák, amelyek képesek a pre-rRNS-hez kapcsolódni..

A pre-rRNS többi részével ellentétben az 5S-t RNS-polimeráz III átírja a nukleoplazmában, és nem a nukleolusban. A szintetizálást követően a nukleoluszba a 28S és az 5.8S-hez való összeszerelésre kerül sor, a riboszómális egységek kialakításával.

Az összeszerelési folyamat végén az alegységeket a nukleáris pórusok átadják a citoplazmába.

poliriboszómáikat

Előfordulhat, hogy a hírvivő RNS molekula egyidejűleg több fehérjéhez is származik, több riboszómához csatlakozva. Ahogy a fordítási folyamat halad, a hírnök vége szabad, és egy másik riboszóma felveheti, új szintézis megkezdésével.

Ezért gyakori a riboszómák csoportosítása (3 és 10 között) az egyetlen RNS molekulában, és ezt a csoportot nevezzük poliriboszómának.

RNS átvitele

A transzfer RNS felelős az aminosavak átviteléért a fehérjeszintézis folyamata során. Körülbelül 80 nukleotidból állnak (a messenger RNS-hez viszonyítva, ez egy "kis" molekula).

A szerkezetnek három karja van, amelyek hasonlítanak egy háromlevelű talajhoz. Az egyik végén egy adenilgyűrű van, ahol a ribóz hidroxilcsoportja közvetíti a szállítandó aminosavhoz való kötődést..

A különböző transzfer RNS-eket kizárólag a fehérjéket képező húsz aminosav egyikével kombináljuk; Más szóval, ez a jármű, amely szállítja a fehérjék alapvető építőköveit. A transzfer RNS komplexet az aminosavval együtt aminoacil-tRNS-nek nevezzük.

Ezenkívül a transzlációs folyamatban - ami a riboszómáknak köszönhető - minden transzfer RNS egy specifikus kodont felismeri a hírvivő RNS-ben. Amikor felismerik, a megfelelő aminosav szabadul fel, és a szintetizált peptid részévé válik.

Ahhoz, hogy felismerjük az átadandó aminosav típusát, az RNS egy "antikodont" tartalmaz, amely a molekula középső részén helyezkedik el. Ez az antikodon képes a kötőanyag-DNS-ben jelen lévő komplementer bázisokkal hidrogénkötéseket kialakítani.

mikro-RNS

A mikroRNS-ek vagy az mRNS-ek egy rövid szálú egyszálú RNS, 21 és 23 nukleotid között vannak, amelyek funkciója a gének expressziójának szabályozása. Mivel nem fordul elő fehérjére, ezt általában nem kódoló RNS-nek hívják.

A többi típusú RNS-hez hasonlóan a mikroRNS-ek feldolgozása összetett, és számos fehérjét tartalmaz.

A mikroRNS-ek a gén első transzkriptumból származtatott hosszabb prekurzorokból származnak. A sejtmagban ezek a prekurzorok módosulnak a mikroprocesszor komplexben, és az eredmény egy pre-miRNS..

A pre-mRNS-ek 70 nukleotid villái, amelyek tovább folytatják a citoplazmában történő feldolgozást egy Dicer nevű enzimmel, amely az RNS-indukált csendesítő komplexet (RISC) összeállítja, és végül az mRNS szintetizálódik..

Ezek az RNS-ek képesek szabályozni a gének expresszióját, mivel kiegészítik a specifikus hírvivő RNS-eket. A miRNS-ek a céljukkal párosítva képesek elnyomni a hírvivőt, vagy akár meg is ronthatják azt. Következésképpen a riboszóma nem képes a transzkriptum lefordítására.

RNS elnémítása

A mikroRNS egy bizonyos típusa a kis interferáló RNS (siRNS), amit RNS néven is neveznek. Ezek rövid RNS-ek, 20–25 nukleotid között, amelyek gátolják bizonyos gének expresszióját.

Ők nagyon ígéretes eszközök a kutatás számára, mivel lehetővé teszik az érdeklődésre számot tartó gén elhallgatását, és így tanulmányozzák annak lehetséges funkcióját.

A DNS és az RNS közötti különbségek

Bár a DNS és az RNS nukleinsavak, és az első pillantásra nagyon hasonlónak tűnhetnek, különböző kémiai és szerkezeti tulajdonságaikban különböznek egymástól. A DNS kettős sávos molekula, míg az RNS egy egyszerű sáv.

Ezért az RNS sokoldalúbb molekula, és sokféle, háromdimenziós alakzatot képes alkalmazni. Bizonyos vírusok azonban genetikai anyagukban kettős szálú RNS-t tartalmaznak.

Az RNS-nukleotidokban a cukormolekula egy ribóz, míg a DNS-ben egy dezoxiribóz, amely csak oxigénatom jelenlétében különbözik..

A DNS és az RNS csontváz foszfodiészter kötése hajlamos a lassú hidrolízis folyamatára és az enzimek jelenléte nélkül. Lúgossági körülmények között az RNS gyorsan hidrolizálódik - az extra hidroxilcsoportnak köszönhetően -, míg a DNS nem.

Hasonlóképpen a DNS-ben lévő nukleotidokat alkotó nitrogénbázisok a guanin, az adenin, a timin és a citozin; Másrészt, a timinben az RNS-t uracil helyettesíti. Az Uracil adeninnel párosítható, mint a DNS-ben lévő timin.

Eredet és fejlődés

Az RNS az egyetlen ismert molekula, amely képes egyidejűleg információt tárolni és kémiai reakciókat katalizálni; ezért számos szerző javasolja, hogy az RNS molekula az élet eredeténél döntő fontosságú legyen. Meglepő módon a riboszómák szubsztrátjai más RNS molekulák.

A ribozimok felfedezése a "enzim" biokémiai újradefiniálásához vezetett, mivel a kifejezést kizárólag katalitikus aktivitású fehérjékre használták, és segített fenntartani egy olyan forgatókönyvet, ahol az első életformák csak RNS-t használtak genetikai anyagként.

referenciák

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J és mtsai. (2002). A sejt molekuláris biológiája. 4. kiadás. New York: Garland Tudomány. A DNS-től az RNS-ig. Elérhető: ncbi.nlm.nih.gov
2. Berg, J. M., Stryer, L. és Tymoczko, J. L. (2007). biokémia. Megfordultam.
3. Campbell, N. A., és Reece, J. B. (2007). biológia. Ed. Panamericana Medical.
4. Griffiths, A.J.F., Gelbart, W.M., Miller, J.H. (1999). Modern genetikai elemzés. New York: W. H. Freeman. Gének és RNS. Elérhető: ncbi.nlm.nih.gov
5. Guyton, A.C., Hall, J. E. és Guyton, A.C.. Az orvosi fiziológia szerződése. Elsevier.
6. Hall, J. E. (2015). Guyton és Hall orvosi kézikönyv, e-Book. Elsevier Egészségtudományok.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., et al. (2000) Molekuláris sejtbiológia. 4. kiadás. New York: W. H. Freeman. 11.6. Szakasz, rRNS és tRNS feldolgozása. Elérhető: ncbi.nlm.nih.gov
8. Nelson, D.L., Lehninger, A.L., & Cox, M.M.. Lehninger biokémiai elvei. Macmillan.