Типы и структура РНК

Основные классы РНК, а также химические и структурные особенности, которые позволяют одноцепочечной нуклеиновой кислоте сворачиваться в формы, способные переносить информацию, синтезировать белки и катализировать реакции.

Definition

Типы и структура РНК касаются категорий рибонуклеиновой кислоты в клетках и особенностей химии и сворачивания РНК — спаривания оснований, мотивов вторичной структуры и третичных укладок — которые определяют, как функционирует каждая РНК.

Scope

Эта тема охватывает химию РНК и ее основные классы — матричные, транспортные и рибосомальные РНК, а также широкую категорию некодирующих РНК — и структурные принципы, отличающие РНК от ДНК: рибозный сахар, урацил, одноцепочечность и связанную с этим способность образовывать вторичные структуры с комплементарным спариванием оснований и свернутые третичные структуры. Каталитические и регуляторные функции вводятся здесь и развиваются в сопутствующих темах.

Core questions

• Чем РНК химически отличается от ДНК и почему это важно?
• Каковы основные классы РНК и их роли?
• Как одноцепочечная РНК сворачивается в определенные структуры?
• Почему структура, а не только последовательность, определяет многие функции РНК?

Key theories

Функция, определяемая структурой

Поскольку РНК одноцепочечна и сворачивается сама на себя, ее функция зависит от вторичных и третичных структур, которые она принимает, так что транспортные и рибосомальные РНК работают посредством формы так же, как и белки.

Химическая отличительность РНК

2'-гидроксил рибозы и использование урацила делают РНК более реактивной и менее стабильной, чем ДНК, что делает ее пригодной для временных, универсальных ролей и для катализа, а не для долгосрочного хранения информации.

Mechanisms

РНК построена из рибонуклеотидов, содержащих рибозу и основания аденин, гуанин, цитозин и урацил. Будучи обычно одноцепочечной, молекула РНК сворачивается путем внутримолекулярного спаривания оснований в шпильки, петли и выпячивания, которые составляют ее вторичную структуру, которая далее упаковывается в третичную укладку, стабилизированную дополнительными взаимодействиями и ионами металлов. Матричные РНК передают кодирующую последовательность, транспортные РНК принимают L-образную форму для декодирования, рибосомальные РНК образуют структурное и каталитическое ядро рибосомы, а разнообразные некодирующие РНК используют свои укладки для направления, каркаса или регуляции.

Clinical relevance

Структура РНК лежит в основе действия структурированных регуляторных элементов и используется при разработке РНК-терапевтических средств и в понимании геномов РНК-вирусов; предлагается как значимость, а не как клиническое руководство.

History

Секвенирование и структурное изучение транспортных и рибосомальных РНК с 1960-х годов показали, как одноцепочечная РНК сворачивается в точные функциональные формы, а сравнительный анализ рибосомальной РНК позже стал основой для классификации жизни, подчеркивая структурную важность РНК.

Key figures

• Robert Holley
• Carl Woese

Seminal works

• watson2013
• alberts2014

Frequently asked questions

Чем РНК отличается от ДНК?

РНК использует сахар рибозу и основание урацил, обычно одноцепочечна и сворачивается в разнообразные структуры, тогда как ДНК использует дезоксирибозу и тимин и образует стабильную двойную спираль.

Почему РНК может выполнять задачи, которые не может ДНК?

Ее одноцепочечная, способная к сворачиванию природа позволяет РНК принимать формы, которые связывают мишени и даже катализируют реакции, что придает ей функциональную универсальность, выходящую за рамки хранения информации.