Sinh học và Xử lý RNA
Sinh học và xử lý RNA là lĩnh vực sinh học phân tử liên quan đến cách axit ribonucleic được tạo ra, trưởng thành, biến đổi, vận chuyển, sử dụng và phân hủy bên trong tế bào. Nó bao gồm các vai trò cổ điển của RNA như chất trung gian giữa gen và protein—RNA thông tin, vận chuyển và ribosom—và thế giới đang mở rộng của các RNA không mã hóa điều hòa tự kiểm soát biểu hiện gen.
Definition
Sinh học và xử lý RNA là nghiên cứu về sự tổng hợp, biến đổi sau phiên mã, chức năng và sự luân chuyển của các phân tử RNA của tế bào, bao gồm các RNA mã hóa của bộ máy dịch mã và các RNA không mã hóa điều hòa biểu hiện gen.
Scope
Lĩnh vực này định hướng người đọc đến các lớp RNA chính và các sự kiện xử lý định hình chúng: gắn mũ, cắt nối và polyadenyl hóa RNA thông tin; sự trưởng thành của RNA vận chuyển và ribosom; lắp ráp ribosom; và sự sinh tổng hợp và chức năng của các RNA không mã hóa điều hòa. Nó trình bày những điều này như một tập hợp các chủ đề giáo dục liên kết trong sinh học phân tử hơn là hướng dẫn lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Một bản phiên mã sơ cấp được chuyển đổi thành một RNA trưởng thành, có chức năng như thế nào?
- Các lớp RNA khác nhau—mRNA, tRNA, rRNA và RNA không mã hóa—đóng góp vào biểu hiện gen như thế nào?
- Các bước xử lý RNA được phối hợp, điều hòa và kiểm tra lỗi như thế nào?
- Hoạt động của RNA xúc tác (ribozyme) định hình lại quan điểm về RNA như thế nào, không chỉ là một chất truyền tin thụ động?
Key concepts
- Xử lý sau phiên mã
- RNA thông tin, vận chuyển và ribosom
- RNA không mã hóa và điều hòa
- Ribozyme (RNA xúc tác)
- Phức hợp RNA-protein (ribonucleoprotein)
- Sự trưởng thành và luân chuyển của RNA
Key theories
- Thế giới RNA / RNA xúc tác
- Việc phát hiện ra rằng RNA có thể hoạt động như một chất xúc tác (một ribozyme), được minh họa bằng intron Tetrahymena tự cắt nối, đã xác định rằng RNA thực hiện cả hóa học và thông tin, hỗ trợ ý tưởng rằng RNA đã có trước protein và DNA trong sinh học sơ khai.
Mechanisms
Các RNA polymerase tạo ra các bản phiên mã sơ cấp hiếm khi có chức năng ngay khi được tạo ra. RNA thông tin được gắn mũ, cắt nối và polyadenyl hóa; RNA vận chuyển và ribosom được cắt, tỉa, biến đổi hóa học và gấp lại; và các tiểu đơn vị ribosom được lắp ráp với lõi RNA của chúng. Nhiều bước trong số này được thực hiện hoặc hỗ trợ bởi các bộ máy RNA-protein, và một số bởi chính sự xúc tác của RNA, như intron tự cắt nối đã chỉ ra lần đầu. Ngoài bộ máy dịch mã, một phần lớn bộ gen tạo ra các RNA không mã hóa hướng dẫn, làm giàn giáo hoặc làm im lặng các phân tử khác, khiến RNA vừa là cơ chất vừa là tác nhân điều hòa.
Clinical relevance
Vì quá trình xử lý RNA là nền tảng của gần như tất cả các biểu hiện gen, sự gián đoạn trong cắt nối, biến đổi RNA hoặc lắp ráp ribosom có liên quan đến một loạt các bệnh ở người, và bản thân RNA đã trở thành một nền tảng cho chẩn đoán và điều trị. Lĩnh vực này mô tả sinh học mà các ứng dụng đó dựa vào; đây là kiến thức nền tảng giáo dục chứ không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.
History
Bức tranh về RNA như một chất truyền tin đơn giản giữa DNA và protein vào giữa thế kỷ 20 đã dần trở nên phức tạp hơn: các gen bị chia cắt và cắt nối được phát hiện vào cuối những năm 1970, RNA xúc tác vào đầu những năm 1980, và các làn sóng RNA không mã hóa điều hòa từ những năm 1990 trở đi. Mỗi khám phá đã mở rộng lĩnh vực từ việc xử lý các bản phiên mã mã hóa sang một sinh học rộng lớn hơn, trong đó RNA vừa là thông tin, vừa là bộ máy, vừa là chất điều hòa.
Key figures
- Thomas Cech
- Sidney Altman
- Phillip Sharp
- Richard Roberts
- Joan Steitz
Related topics
Seminal works
- kruger-1982
- cech-2014
Frequently asked questions
- RNA chỉ là một chất truyền tin giữa DNA và protein phải không?
- Không. Mặc dù RNA thông tin mang thông tin mã hóa, tế bào cũng phụ thuộc vào RNA vận chuyển và ribosom để dịch mã và vào nhiều RNA không mã hóa điều hòa biểu hiện gen, và một số RNA có tính xúc tác.
- Tại sao RNA cần được xử lý?
- Các bản phiên mã sơ cấp thường chưa trưởng thành; gắn mũ, cắt nối, tỉa và biến đổi hóa học chuyển đổi chúng thành các phân tử ổn định, gấp đúng cách, có chức năng và cung cấp các điểm điều hòa.