RNA类型与结构

RNA的主要类别，以及使单链核酸能够折叠成可携带信息、构建蛋白质和催化反应的形状的化学和结构特征。

Definition

RNA类型与结构涉及细胞中核糖核酸的类别，以及RNA化学和折叠的特征——碱基配对、二级结构基序和三级折叠——这些特征决定了每种RNA的功能。

Scope

本主题涵盖RNA的化学及其主要类别——信使RNA、转运RNA和核糖体RNA，以及非编码RNA的广泛类别——以及区分RNA与DNA的结构原理：核糖、尿嘧啶、单链特性，以及由此产生的形成碱基配对二级结构和折叠三级结构的能力。催化和调控功能在此处介绍，并在相关主题中进一步阐述。

Core questions

• RNA在化学上与DNA有何不同，为什么这很重要？
• RNA的主要类别及其作用是什么？
• 单链RNA如何折叠成明确的结构？
• 为什么许多RNA功能是由结构而非仅仅序列决定的？

Key theories

结构决定功能

由于RNA是单链的并能自身折叠，其功能取决于它所采用的二级和三级结构，因此转运RNA和核糖体RNA的功能与蛋白质一样，主要通过形状实现。

RNA的化学独特性

核糖的2'-羟基和尿嘧啶的使用使RNA比DNA更具反应性且稳定性更差，这使其适合瞬时、多功能的作用和催化，而非长期信息存储。

Mechanisms

RNA由含有核糖和腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶碱基的核糖核苷酸构成。RNA分子通常是单链的，通过分子内碱基配对折叠成发夹、环和凸起，形成其二级结构，二级结构进一步折叠成三级结构，并通过额外的相互作用和金属离子稳定。信使RNA传递编码序列，转运RNA采用L形折叠进行解码，核糖体RNA构成核糖体的结构和催化核心，而多种非编码RNA则利用其折叠来引导、支架或调控。

Clinical relevance

RNA结构是结构化调控元件作用的基础，并被用于设计RNA疗法和理解RNA病毒基因组；此处作为重要性而非临床指导提供。

History

从20世纪60年代开始，转运RNA和核糖体RNA的测序和结构研究揭示了单链RNA如何折叠成精确的功能性形状，核糖体RNA的比较分析后来成为生命分类的基础，强调了RNA的结构重要性。

Key figures

• Robert Holley
• Carl Woese

Seminal works

• watson2013
• alberts2014

Frequently asked questions

RNA与DNA有何不同？

RNA使用核糖和尿嘧啶碱基，通常是单链的，并折叠成多种结构；而DNA使用脱氧核糖和胸腺嘧啶，并形成稳定的双螺旋结构。

为什么RNA能完成DNA不能完成的工作？

其单链、可折叠的特性使RNA能够形成结合靶标甚至催化反应的形状，赋予其超越信息存储的功能多样性。