انواع و ساختار RNA

دسته‌های اصلی RNA و ویژگی‌های شیمیایی و ساختاری که به یک اسید نوکلئیک تک‌رشته‌ای اجازه می‌دهد تا به اشکالی تا شود که قادر به حمل اطلاعات، ساخت پروتئین‌ها و کاتالیز واکنش‌ها باشد.

Definition

انواع و ساختار RNA به دسته‌های اسید ریبونوکلئیک در سلول‌ها و ویژگی‌های شیمی و تاخوردگی RNA — جفت شدن بازها، موتیف‌های ساختار ثانویه، و تاخوردگی‌های سوم — که نحوه عملکرد هر RNA را تعیین می‌کنند، مربوط می‌شود.

Scope

این موضوع به شیمی RNA و دسته‌های اصلی آن — RNAهای پیام‌رسان، ناقل و ریبوزومی و دسته وسیع RNAهای غیرکدکننده — و اصول ساختاری که RNA را از DNA متمایز می‌کند، می‌پردازد: قند ریبوز، یوراسیل، تک‌رشته‌ای بودن، و ظرفیت حاصل برای تشکیل ساختارهای ثانویه جفت‌شده با باز و ساختارهای سوم تاخورده. عملکردهای کاتالیزوری و تنظیمی در اینجا معرفی شده و در موضوعات مرتبط توسعه داده می‌شوند.

Core questions

• RNA از نظر شیمیایی چه تفاوتی با DNA دارد و چرا این تفاوت مهم است؟
• دسته‌های اصلی RNA و نقش‌های آن‌ها کدامند؟
• چگونه RNA تک‌رشته‌ای به ساختارهای تعریف‌شده تا می‌شود؟
• چرا ساختار، و نه فقط توالی، بسیاری از عملکردهای RNA را تعیین می‌کند؟

Key theories

عملکرد تعیین‌شده توسط ساختار

از آنجا که RNA تک‌رشته‌ای است و به خودی خود تا می‌شود، عملکرد آن به ساختارهای ثانویه و سوم که به خود می‌گیرد بستگی دارد، به طوری که RNAهای ناقل و ریبوزومی از طریق شکل خود، بسیار شبیه به پروتئین‌ها، عمل می‌کنند.

تمایز شیمیایی RNA

هیدروکسیل ۲'-ریبوز و استفاده از یوراسیل، RNA را واکنش‌پذیرتر و ناپایدارتر از DNA می‌کند، که آن را برای نقش‌های گذرا، چندمنظوره و کاتالیز مناسب می‌سازد، نه ذخیره‌سازی طولانی‌مدت اطلاعات.

Mechanisms

RNA از ریبونوکلئوتیدهایی ساخته شده است که حاوی ریبوز و بازهای آدنین، گوانین، سیتوزین و یوراسیل هستند. یک مولکول RNA که معمولاً تک‌رشته‌ای است، با جفت شدن بازهای درون‌مولکولی به ساختارهای سنجاق‌سری، حلقه‌ها و برآمدگی‌هایی تا می‌شود که ساختار ثانویه آن را تشکیل می‌دهند، که این ساختار بیشتر به یک تاخوردگی سوم که توسط برهم‌کنش‌های اضافی و یون‌های فلزی تثبیت شده است، فشرده می‌شود. RNAهای پیام‌رسان توالی کدکننده را منتقل می‌کنند، RNAهای ناقل برای رمزگشایی یک تاخوردگی L-شکل به خود می‌گیرند، RNAهای ریبوزومی هسته ساختاری و کاتالیزوری ریبوزوم را تشکیل می‌دهند، و RNAهای غیرکدکننده متنوع از تاخوردگی‌های خود برای هدایت، داربست‌بندی یا تنظیم استفاده می‌کنند.

Clinical relevance

ساختار RNA زیربنای عملکرد عناصر تنظیمی ساختاریافته است و در طراحی درمان‌های RNA و در درک ژنوم ویروس‌های RNA مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد؛ این موارد به عنوان اهمیت ارائه شده‌اند، نه راهنمایی بالینی.

History

توالی‌یابی و مطالعه ساختاری RNAهای ناقل و ریبوزومی از دهه ۱۹۶۰ به بعد نشان داد که چگونه RNA تک‌رشته‌ای به اشکال عملکردی دقیق تا می‌شود، و تحلیل مقایسه‌ای RNA ریبوزومی بعدها مبنایی برای طبقه‌بندی حیات شد و بر اهمیت ساختاری RNA تأکید کرد.

Key figures

• Robert Holley
• Carl Woese

Seminal works

• watson2013
• alberts2014

Frequently asked questions

RNA چه تفاوتی با DNA دارد؟

RNA از قند ریبوز و باز یوراسیل استفاده می‌کند، معمولاً تک‌رشته‌ای است و به ساختارهای متنوعی تا می‌شود، در حالی که DNA از دئوکسی‌ریبوز و تیمین استفاده می‌کند و یک مارپیچ دوتایی پایدار تشکیل می‌دهد.

چرا RNA می‌تواند کارهایی را انجام دهد که DNA نمی‌تواند؟

ماهیت تک‌رشته‌ای و قابل تا شدن آن به RNA اجازه می‌دهد تا اشکالی را به خود بگیرد که به اهداف متصل می‌شوند و حتی واکنش‌ها را کاتالیز می‌کنند، که به آن تطبیق‌پذیری عملکردی فراتر از ذخیره‌سازی اطلاعات می‌دهد.