Các loại và cấu trúc RNA

Các lớp RNA chính cùng với các đặc điểm hóa học và cấu trúc cho phép một axit nucleic mạch đơn gấp lại thành các hình dạng có khả năng mang thông tin, xây dựng protein và xúc tác các phản ứng.

Definition

Các loại và cấu trúc RNA liên quan đến các loại axit ribonucleic trong tế bào và các đặc điểm của hóa học và sự gấp nếp của RNA — bắt cặp bazơ, các motif cấu trúc thứ cấp và các nếp gấp bậc ba — quyết định cách mỗi RNA hoạt động.

Scope

Chủ đề này bao gồm hóa học của RNA và các lớp chính của nó — RNA thông tin, RNA vận chuyển và RNA ribosom, cùng với nhóm lớn các RNA không mã hóa — và các nguyên tắc cấu trúc phân biệt RNA với DNA: đường ribose, uracil, cấu trúc mạch đơn, và khả năng hình thành cấu trúc thứ cấp bắt cặp bazơ và cấu trúc bậc ba gấp nếp. Các chức năng xúc tác và điều hòa được giới thiệu ở đây và sẽ được phát triển trong các chủ đề liên quan.

Core questions

• RNA khác DNA về mặt hóa học như thế nào, và tại sao điều đó lại quan trọng?
• Các lớp RNA chính và vai trò của chúng là gì?
• RNA mạch đơn gấp lại thành các cấu trúc xác định như thế nào?
• Tại sao cấu trúc, chứ không chỉ trình tự, lại quyết định nhiều chức năng của RNA?

Key theories

Chức năng được xác định bởi cấu trúc

Vì RNA là mạch đơn và tự gấp lại, chức năng của nó phụ thuộc vào các cấu trúc thứ cấp và bậc ba mà nó hình thành, do đó RNA vận chuyển và RNA ribosom hoạt động thông qua hình dạng giống như protein.

Sự khác biệt hóa học của RNA

Nhóm 2'-hydroxyl của ribose và việc sử dụng uracil làm cho RNA phản ứng hơn và kém bền hơn DNA, phù hợp với các vai trò tạm thời, linh hoạt và xúc tác hơn là lưu trữ thông tin lâu dài.

Mechanisms

RNA được xây dựng từ các ribonucleotide chứa ribose và các bazơ adenine, guanine, cytosine và uracil. Thường là mạch đơn, một phân tử RNA gấp lại bằng cách bắt cặp bazơ nội phân tử thành các cấu trúc kẹp tóc (hairpin), vòng (loop) và phình (bulge) tạo nên cấu trúc thứ cấp của nó, sau đó tiếp tục gấp lại thành cấu trúc bậc ba được ổn định bởi các tương tác bổ sung và ion kim loại. RNA thông tin truyền tải trình tự mã hóa, RNA vận chuyển có cấu trúc gấp hình chữ L để giải mã, RNA ribosom tạo thành lõi cấu trúc và xúc tác của ribosom, và các RNA không mã hóa đa dạng sử dụng các nếp gấp của chúng để hướng dẫn, làm giàn giáo hoặc điều hòa.

Clinical relevance

Cấu trúc RNA là nền tảng cho hoạt động của các yếu tố điều hòa có cấu trúc và được khai thác trong việc thiết kế các liệu pháp RNA cũng như trong việc tìm hiểu bộ gen của virus RNA; được đưa ra như một ý nghĩa, không phải hướng dẫn lâm sàng.

History

Nghiên cứu trình tự và cấu trúc của RNA vận chuyển và RNA ribosom từ những năm 1960 trở đi đã tiết lộ cách RNA mạch đơn gấp lại thành các hình dạng chức năng chính xác, và phân tích so sánh RNA ribosom sau này trở thành nền tảng để phân loại sự sống, nhấn mạnh tầm quan trọng cấu trúc của RNA.

Key figures

• Robert Holley
• Carl Woese

Seminal works

• watson2013
• alberts2014

Frequently asked questions

RNA khác DNA như thế nào?

RNA sử dụng đường ribose và bazơ uracil, thường là mạch đơn và gấp lại thành nhiều cấu trúc khác nhau, trong khi DNA sử dụng deoxyribose và thymine và tạo thành một chuỗi xoắn kép ổn định.

Tại sao RNA có thể thực hiện những công việc mà DNA không thể?

Bản chất mạch đơn, có thể gấp lại của nó cho phép RNA có các hình dạng liên kết với các mục tiêu và thậm chí xúc tác các phản ứng, mang lại cho nó tính linh hoạt chức năng vượt ra ngoài việc lưu trữ thông tin.