Biologi dan Pemrosesan RNA

Biologi dan pemrosesan RNA adalah bidang biologi molekuler yang berkaitan dengan bagaimana asam ribonukleat dibuat, dimatangkan, dimodifikasi, diangkut, digunakan, dan didegradasi di dalam sel. Ini mencakup peran klasik RNA sebagai perantara antara gen dan protein—RNA pembawa pesan, transfer, dan ribosom—serta dunia RNA non-penyandi pengatur yang berkembang yang mengontrol ekspresi gen secara mandiri.

Definition

Biologi dan pemrosesan RNA adalah studi tentang sintesis, modifikasi pasca-transkripsi, fungsi, dan pergantian molekul RNA sel, termasuk RNA penyandi dari aparatus translasi dan RNA non-penyandi yang mengatur ekspresi gen.

Scope

Area ini mengarahkan pembaca pada kelas-kelas utama RNA dan peristiwa pemrosesan yang membentuknya: capping, splicing, dan poliadenilasi RNA pembawa pesan; pematangan RNA transfer dan ribosom; perakitan ribosom; serta biogenesis dan fungsi RNA non-penyandi pengatur. Ini membingkai hal-hal tersebut sebagai serangkaian topik pendidikan yang saling terhubung dalam biologi molekuler daripada sebagai panduan klinis.

Sub-topics

• mRNA Processing and Maturation
• Non-Coding RNA and Regulatory Functions
• Ribosomal RNA and Ribosome Biogenesis
• RNA Splicing and Alternative Splicing
• Transfer RNA and Aminoacyl-tRNA Synthetases

Core questions

• Bagaimana transkrip primer diubah menjadi RNA fungsional yang matang?
• Bagaimana kelas-kelas RNA yang berbeda—mRNA, tRNA, rRNA, dan RNA non-penyandi—masing-masing berkontribusi pada ekspresi gen?
• Bagaimana langkah-langkah pemrosesan RNA dikoordinasikan, diatur, dan diperiksa ulang?
• Bagaimana aktivitas RNA katalitik (ribozim) mengubah pandangan RNA sebagai lebih dari sekadar pembawa pesan pasif?

Key concepts

• Pemrosesan pasca-transkripsi
• RNA pembawa pesan, transfer, dan ribosom
• RNA non-penyandi dan pengatur
• Ribozim (RNA katalitik)
• Kompleks RNA-protein (ribonukleoprotein)
• Pematangan dan pergantian RNA

Key theories

Dunia RNA / RNA katalitik

Penemuan bahwa RNA dapat bertindak sebagai katalis (ribozim), yang dicontohkan oleh intron Tetrahymena yang menyambung diri, menetapkan bahwa RNA melakukan kimiawi serta informasi, mendukung gagasan bahwa RNA mendahului protein dan DNA dalam biologi awal.

Mechanisms

Polimerase RNA menghasilkan transkrip primer yang jarang berfungsi sebagaimana adanya. RNA pembawa pesan di-capping, di-splicing, dan di-poliadenilasi; RNA transfer dan ribosom dibelah, dipangkas, dimodifikasi secara kimiawi, dan dilipat; dan subunit ribosom dirakit dengan inti RNA-nya. Banyak dari langkah-langkah ini dilakukan atau dibantu oleh mesin RNA-protein, dan beberapa oleh katalisis RNA itu sendiri, seperti yang pertama kali ditunjukkan oleh intron penyambung diri. Di luar aparatus translasi, sebagian besar genom menghasilkan RNA non-penyandi yang memandu, menopang, atau membungkam molekul lain, menjadikan RNA baik substrat maupun agen regulasi.

Clinical relevance

Karena pemrosesan RNA mendasari hampir semua ekspresi gen, gangguan dalam splicing, modifikasi RNA, atau perakitan ribosom dikaitkan dengan berbagai penyakit manusia, dan RNA itu sendiri telah menjadi platform untuk diagnostik dan terapeutik. Area ini menjelaskan biologi yang menjadi dasar aplikasi tersebut; ini adalah latar belakang pendidikan dan bukan dasar untuk diagnosis atau pengobatan individu.

History

Gambaran RNA pada pertengahan abad ke-20 sebagai pembawa pesan sederhana antara DNA dan protein secara bertahap menjadi rumit: gen terpisah dan splicing ditemukan pada akhir tahun 1970-an, RNA katalitik pada awal tahun 1980-an, dan gelombang RNA non-penyandi pengatur dari tahun 1990-an dan seterusnya. Setiap penemuan memperluas bidang dari pemrosesan transkrip penyandi menjadi biologi yang lebih luas di mana RNA adalah informasi, mesin, dan pengatur sekaligus.

Key figures

• Thomas Cech
• Sidney Altman
• Phillip Sharp
• Richard Roberts
• Joan Steitz

Seminal works

• kruger-1982
• cech-2014

Frequently asked questions

Apakah RNA hanya pembawa pesan antara DNA dan protein?

Tidak. Meskipun RNA pembawa pesan membawa informasi penyandi, sel juga bergantung pada RNA transfer dan ribosom untuk translasi dan pada banyak RNA non-penyandi yang mengatur ekspresi gen, dan beberapa RNA bersifat katalitik.

Mengapa RNA perlu diproses sama sekali?

Transkrip primer biasanya belum matang; capping, splicing, pemangkasan, dan modifikasi kimiawi mengubahnya menjadi molekul fungsional yang stabil, terlipat dengan benar, dan menyediakan titik-titik regulasi.