أنواع وبنية الحمض النووي الريبوزي (RNA)

الفئات الرئيسية للحمض النووي الريبوزي (RNA) والميزات الكيميائية والتركيبية التي تسمح للحمض النووي أحادي السلسلة بالانطواء إلى أشكال قادرة على حمل المعلومات، وبناء البروتينات، وتحفيز التفاعلات.

Definition

تتعلق أنواع وبنية الحمض النووي الريبوزي (RNA) بفئات الحمض النووي الريبوزي في الخلايا وميزات كيمياء الحمض النووي الريبوزي وانطوائه — ارتباط القواعد، وزخارف البنية الثانوية، والطيات الثلاثية — التي تحدد كيفية عمل كل حمض نووي ريبوزي.

Scope

يغطي هذا الموضوع كيمياء الحمض النووي الريبوزي (RNA) وفئاته الرئيسية — الحمض النووي الريبوزي الرسول (messenger RNA)، والحمض النووي الريبوزي الناقل (transfer RNA)، والحمض النووي الريبوزي الريبوسومي (ribosomal RNA)، والفئة الواسعة من الحمض النووي الريبوزي غير المشفر (non-coding RNAs) — والمبادئ الهيكلية التي تميز الحمض النووي الريبوزي (RNA) عن الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA): سكر الريبوز، واليوراسيل، وكونه أحادي السلسلة، والقدرة الناتجة على تكوين هياكل ثانوية مرتبطة بالقواعد وهياكل ثلاثية مطوية. تُقدم الوظائف التحفيزية والتنظيمية هنا وتُطور في مواضيع مصاحبة.

Core questions

• كيف يختلف الحمض النووي الريبوزي (RNA) كيميائيًا عن الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)، ولماذا يهم ذلك؟
• ما هي الفئات الرئيسية للحمض النووي الريبوزي (RNA) وأدوارها؟
• كيف ينطوي الحمض النووي الريبوزي أحادي السلسلة إلى هياكل محددة؟
• لماذا تحدد البنية، وليس التسلسل وحده، العديد من وظائف الحمض النووي الريبوزي؟

Key theories

الوظيفة المحددة بالبنية

نظرًا لأن الحمض النووي الريبوزي (RNA) أحادي السلسلة وينطوي على نفسه، فإن وظيفته تعتمد على الهياكل الثانوية والثلاثية التي يتخذها، بحيث تعمل الحمض النووي الريبوزي الناقل والريبوسومي من خلال الشكل تمامًا كما تفعل البروتينات.

التميز الكيميائي للحمض النووي الريبوزي (RNA)

يجعل الهيدروكسيل 2'-ريبوز واستخدام اليوراسيل الحمض النووي الريبوزي أكثر تفاعلية وأقل استقرارًا من الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)، مما يجعله مناسبًا للأدوار العابرة والمتنوعة وللتحفيز بدلاً من تخزين المعلومات على المدى الطويل.

Mechanisms

يتكون الحمض النووي الريبوزي (RNA) من ريبونوكليوتيدات تحتوي على الريبوز والقواعد الأدينين، والجوانين، والسيتوزين، واليوراسيل. وبما أنه عادةً ما يكون أحادي السلسلة، فإن جزيء الحمض النووي الريبوزي ينطوي عن طريق ارتباط القواعد داخل الجزيء إلى حلقات شعرية (hairpins)، وحلقات (loops)، وانتفاخات (bulges) تشكل بنيته الثانوية، والتي تتجمع بشكل أكبر في طية ثلاثية مستقرة بواسطة تفاعلات إضافية وأيونات معدنية. تنقل الحمض النووي الريبوزي الرسول (messenger RNAs) تسلسل التشفير، وتتخذ الحمض النووي الريبوزي الناقل (transfer RNAs) طية على شكل حرف L لفك التشفير، وتشكل الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي (ribosomal RNAs) النواة الهيكلية والتحفيزية للريبوسوم، وتستخدم الحمض النووي الريبوزي غير المشفر (non-coding RNAs) المتنوعة طياتها للتوجيه أو السقالة أو التنظيم.

Clinical relevance

تكمن بنية الحمض النووي الريبوزي (RNA) وراء عمل العناصر التنظيمية المهيكلة ويُستغل ذلك في تصميم علاجات الحمض النووي الريبوزي وفي فهم جينومات الفيروسات الريبوزية؛ يُقدم هذا كأهمية، وليس إرشادًا سريريًا.

History

كشفت دراسة تسلسل وبنية الحمض النووي الريبوزي الناقل والريبوسومي منذ الستينيات فصاعدًا كيف ينطوي الحمض النووي الريبوزي أحادي السلسلة إلى أشكال وظيفية دقيقة، وأصبح التحليل المقارن للحمض النووي الريبوزي الريبوسومي لاحقًا أساسًا لتصنيف الحياة، مما يؤكد الأهمية الهيكلية للحمض النووي الريبوزي.

Key figures

• Robert Holley
• Carl Woese

Seminal works

• watson2013
• alberts2014

Frequently asked questions

كيف يختلف الحمض النووي الريبوزي (RNA) عن الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)؟

يستخدم الحمض النووي الريبوزي (RNA) سكر الريبوز وقاعدة اليوراسيل، وعادة ما يكون أحادي السلسلة، وينطوي إلى هياكل متنوعة، بينما يستخدم الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) الديوكسي ريبوز والثايمين ويشكل حلزونًا مزدوجًا مستقرًا.

لماذا يمكن للحمض النووي الريبوزي (RNA) القيام بمهام لا يستطيع الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) القيام بها؟

تسمح طبيعته أحادية السلسلة والقابلة للطي للحمض النووي الريبوزي (RNA) باتخاذ أشكال ترتبط بالأهداف وحتى تحفز التفاعلات، مما يمنحه تنوعًا وظيفيًا يتجاوز تخزين المعلومات.