RNA Biyolojisi ve İşlenmesi
RNA biyolojisi ve işlenmesi, ribonükleik asidin hücre içinde nasıl yapıldığı, olgunlaştığı, modifiye edildiği, taşındığı, kullanıldığı ve parçalandığı ile ilgilenen moleküler biyolojinin bir alanıdır. Bu alan, RNA'nın gen ve protein arasındaki aracı olarak klasik rollerini (mesajcı, taşıyıcı ve ribozomal RNA) ve gen ekspresyonunu kendi başlarına kontrol eden düzenleyici kodlamayan RNA'ların genişleyen dünyasını kapsamaktadır.
Tanım
RNA biyolojisi ve işlenmesi, hücrenin RNA moleküllerinin sentezini, transkripsiyon sonrası modifikasyonunu, işlevini ve yıkımını inceleyen bir alandır; bu moleküller arasında translasyon aparatının kodlayıcı RNA'ları ve gen ekspresyonunu düzenleyen kodlamayan RNA'lar bulunmaktadır.
Kapsam
Bu alan, okuyucuyu RNA'nın ana sınıflarına ve onları şekillendiren işleme olaylarına yönlendirmektedir: mesajcı RNA'nın başlık eklenmesi (capping), eklenmesi (splicing) ve poliadenilasyonu; taşıyıcı ve ribozomal RNA'ların olgunlaşması; ribozom montajı; ve düzenleyici kodlamayan RNA'ların biyogenezi ve işlevi. Bu konuları klinik bir rehberlikten ziyade, moleküler biyoloji içinde birbiriyle bağlantılı eğitim konuları bütünü olarak ele almaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Birincil transkript nasıl işlevsel, olgun bir RNA'ya dönüştürülmektedir?
- RNA'nın farklı sınıfları (mRNA, tRNA, rRNA ve kodlamayan RNA) gen ekspresyonuna nasıl katkıda bulunmaktadır?
- RNA işleme adımları nasıl koordine edilmekte, düzenlenmekte ve düzeltilmektedir?
- Katalitik RNA (ribozim) aktivitesi, RNA'nın pasif bir mesajcıdan daha fazlası olduğu görüşünü nasıl yeniden şekillendirmektedir?
Anahtar kavramlar
- Transkripsiyon sonrası işleme
- Mesajcı, taşıyıcı ve ribozomal RNA
- Kodlamayan ve düzenleyici RNA
- Ribozim (katalitik RNA)
- RNA-protein kompleksleri (ribonükleoproteinler)
- RNA olgunlaşması ve yıkımı
Temel kuramlar
- RNA dünyası / katalitik RNA
- RNA'nın bir katalizör (bir ribozim) olarak hareket edebileceğinin keşfi, kendi kendine eklenen Tetrahymena intronu ile örneklendirilmiş olup, RNA'nın bilginin yanı sıra kimyasal reaksiyonları da gerçekleştirdiğini ortaya koymuş ve erken biyolojide RNA'nın protein ve DNA'dan önce geldiği fikrini desteklemiştir.
Mekanizmalar
RNA polimerazlar, oluştukları haliyle nadiren işlevsel olan birincil transkriptler üretmektedir. Mesajcı RNA'lar başlık eklenmekte (capped), eklenmekte (spliced) ve poliadenile edilmektedir; taşıyıcı ve ribozomal RNA'lar kesilmekte, kırpılmakta, kimyasal olarak modifiye edilmekte ve katlanmaktadır; ribozomal alt birimler ise RNA çekirdekleriyle bir araya getirilmektedir. Bu adımların çoğu RNA-protein makineleri tarafından gerçekleştirilmekte veya desteklenmekte, bazıları ise kendi kendine eklenen intronun ilk gösterdiği gibi RNA katalizi tarafından yapılmaktadır. Translasyon aparatının ötesinde, genomun büyük bir kısmı, diğer molekülleri yönlendiren, iskele görevi gören veya susturan kodlamayan RNA'lar üretmekte, böylece RNA'yı hem substrat hem de düzenleyici bir ajan haline getirmektedir.
Klinik önem
RNA işlenmesi neredeyse tüm gen ekspresyonunun temelini oluşturduğundan, eklenme (splicing), RNA modifikasyonu veya ribozom montajındaki bozukluklar çeşitli insan hastalıklarıyla ilişkilendirilmektedir ve RNA'nın kendisi tanı ve tedavi için bir platform haline gelmiştir. Bu alan, bu tür uygulamaların dayandığı biyolojiyi tanımlamaktadır; bireysel tanı veya tedavi için bir temel değil, eğitsel bir arka plan sunmaktadır.
Tarihçe
Yirminci yüzyılın ortalarında RNA'nın DNA ve protein arasında basit bir mesajcı olduğu görüşü giderek karmaşıklaşmıştır: bölünmüş genler ve eklenme (splicing) 1970'lerin sonlarında, katalitik RNA 1980'lerin başlarında ve 1990'lardan itibaren düzenleyici kodlamayan RNA dalgaları keşfedilmiştir. Her keşif, alanı kodlayıcı transkriptlerin işlenmesinden, RNA'nın aynı anda bilgi, makine ve düzenleyici olduğu daha geniş bir biyolojiye doğru genişletmiştir.
Öne çıkan isimler
- Thomas Cech
- Sidney Altman
- Phillip Sharp
- Richard Roberts
- Joan Steitz
İlgili konular
Temel eserler
- kruger-1982
- cech-2014
Sıkça sorulan sorular
- RNA sadece DNA ve protein arasında bir mesajcı mıdır?
- Hayır. Mesajcı RNA kodlayıcı bilgi taşırken, hücre translasyon için taşıyıcı ve ribozomal RNA'lara ve gen ekspresyonunu düzenleyen birçok kodlamayan RNA'ya da bağımlıdır; ayrıca bazı RNA'lar katalitiktir.
- RNA'nın neden işlenmesi gerekmektedir?
- Birincil transkriptler genellikle olgunlaşmamıştır; başlık eklenmesi (capping), eklenme (splicing), kırpma ve kimyasal modifikasyon, onları kararlı, doğru katlanmış, işlevsel moleküllere dönüştürmekte ve düzenleme noktaları sağlamaktadır.