RNA: Struktur og funksjoner av RNA - Forklart!

Les denne artikkelen for å lære om strukturen og funksjonen til RNA, det molekylære grunnlaget for arv!

RNA eller ribonukleinsyre er et enkeltkjede polyribonukleotid som fungerer som bærer av kodet genetisk eller arvelig informasjon fra DNA til cytoplasma for å delta i protein og enzymsyntese. På steder kan RNA virke delvis dobbeltstrenget på grunn av folding eller coiling av enkeltstrengen (figur 6.20). Den inneholder 70-12000 ribo-nukleotider som sluttet seg til ende.

Image Courtesy: kurzweilai.net/images/RNA_square.jpg

Aksen eller bakbenet er dannet av alternative rester av fosfat og ribose-sukker. Fosfat kombinerer med karbon 5 'av sukker og karbon 3' av neste sukker som ligner arrangementet som finnes i DNA-streng. Kvävebaser er festet til sukkerarter ved karbon 1 'av sistnevnte. Det finnes fire typer nitrogenbaser-adenin (A), guanin (G, begge puriner), cytosin (C) og uracil (U, begge pyrimidiner).

Kvävebaser kan ordnes i en hvilken som helst rekkefølge, men det samme er komplementært til deres sekvens på DNA-mal. For eksempel skal en sekvens av ATACTG av DNA-mal vises som UAUGAC over RNA. Det er seks typer RNAs-ribosomal, overføring, messenger, genomisk (genetisk), liten kjernefysisk og liten cytoplasmatisk.

Av disse er de første tre (rRNA, mRNA og tRNA) hovedklasser av RNA som er involvert i genuttrykk. RNA er genomisk (genetisk) i noen virus som TMV, HIV influensavirus etc. Det er dobbeltstrenget i reovirus, sårtumorvirus, Rice Dwarf virus og Mycophages.

1. Ribosomalt RNA (rRNA):

Det er den rikeste RNA (70-80% av totalt) som har 3-4 typer. Noen av dens typer (23S, 28S) er den lengste av alle RNAer. Som navnet antyder, er rRNA en bestanddel av ribosomer. Her ligger det spolet mellom og over proteinmolekylene.

Avhengig av deres sedimentasjonskoeffisient er rRNA av eukaryoter av fire typer - 28S, 18S, 5, 8S og 5S. Prokaryotiske ribosomer har tre typer rRNA - 23S, 16S og 5S. 28S, 5, 8S og 5S (23S og 5S i prokaryoter) forekommer i større underenhet av ribosom mens 18S (16S i prokaryoter) er funnet i mindre underenhet av ribosom. rRNA transkriberes i form av en lengre kjede av 45S i eukaryoter og 30S i prokaryoter.

I eukaryotisk transkripsjon er arrangementet i 5 '-> 3' retning 18S - 5, 8S - 28S. Flere metyleringer forekommer før fjerning av spacer-RNA. Fjerning av spacer RNA bryter transkripsjonen i 2-3 deler. 5S transkriberes ofte separat.

RNA klasser i Escherichia coli:

funksjoner:

(i) rRNAer binder proteinmolekyler og gir opphav til ribosomer, (ii) 3'-ende av 18S rRNA (16S i prokaryoter) har nukleotider komplementære til de av cap-regionen av mRNA. (iii) 5S rRNA og omkringliggende proteinkompleks gir bindingssted for tRNA. (iv) rRNAer blir assosiert med spesifikke proteiner for å danne ribosomunderenheter. 50S underenhet av prokaryotisk ribosom inneholder 23S rRNA, 5S rRNA og noen 32 proteinmolekyler.

30S underenhet av prokaryotisk ribosom har 16S rRNA og ca. 21 proteinmolekyler. 60S underenhet av eukaryotisk ribosom inneholder 28S rRNA, 5S rRNA, 5, 8S rRNA og ca. 50 protein molekyler. 40S underenhet av eukaryotisk ribosom består av 18S rRNA og ca. 33 proteinmolekyler (figur 6.21).

2. Overfør RNA (tRNA):

Det kalles også løselig eller sRNA i hvilken form den var kjent før oppdagelsen av genetisk kode. Det er over 100 typer tRNAer. Overførings-RNA utgjør omtrent 15% av det totale RNA. tRNA er det minste RNA med 73-93 nukleotider og sedimentasjonskoeffisient på 4S. Nitrogenbaser av flere av dets nukleotider blir modifisert, f.eks. Pseudouridin (y), dihydrouridin (DHU), inosin (I) ribo-tymidin (rT).

Dette forårsaker coiling av det ellers enkeltstrengede tRNA til L-formet form (tredimensjonalt, Klug, 1974) eller kløverliknende form (todimensjonal, Holley, 1965). Omtrent halvparten av nukleotidene er baseparert for å produsere parrede stammer. Fem regioner er uparbert eller enkeltstrenget - AA-bindingssted, T Ψ С-løkke, DHU-sløyfe, ekstra arm og anticodon-sløyfe.

(i) Antikodon Loop. Den har 7 baser hvorav tre baser danner anticodon (nodoc) for å gjenkjenne og feste til kodonet av mRNA. (ii) AA-bindingssted. Det er aminosyre bindingssted. Nettstedet ligger på У end motsatt anticodon og har CCA-OH gruppe. 5'-enden bærer G. Aminosyre eller AA-bindingssted og anticodon er de to anerkjennelsessteder av tRNA. (iii) T Ψ С Loop. Den har 7 baser hvorav (pseudouridin) og rT (ribotymidin) er uvanlige baser. Sløyfen er stedet for å feste til ribosom, (iv) DHU Loop. Sløyfen inneholder 8-12 baser. Det er største sløyfe og har dihydrouridin. Det er bindingssted for aminoacylsyntetase-enzym, (v) ekstraarm. Det er en variabel side arm eller sløyfe som ligger mellom T Ψ С loop og anticodon. Det er ikke til stede i alle tRNA. Den nøyaktige rollen som ekstraarm er ikke kjent.

Funksjoner, (i) Som først postulert av Crick er tRNA adaptermolekyl som er ment for overføring av aminosyrer til ribosomer for syntese av polypeptider. Det finnes forskjellige tRNAer for forskjellige aminosyrer. Noen aminosyrer kan plukkes opp av 2-6 tRNA. tRNAer plasserer spesifikke aminosyrer ved spesielle punkter under polypeptidsyntesen som per kodoner av mRNA.

Codons er anerkjent av anticodons av tRNAs. Spesifikke aminosyrer er anerkjent
ved spesielle aktiverende eller aminoacylsyntetase-enzymer, (ii) De holder peptidylkjeder over mRNAene. (iii) Initiator tRNA har den dobbelte funksjon av initiering av proteinsyntese samt innføring av den første aminosyre. Det er imidlertid ingen tRNA for stoppsignaler.

3. Messenger RNA (mRNA):

Det er et langt RNA som utgjør 2-5% av det totale RNA-innholdet i cellen. Det bringer instruksjoner fra DNA for dannelsen av en bestemt type polypeptid. mRNA kalles derfor også informasjons- eller genetisk RNA. Instruksjonene er tilstede i basissekvensen av nukleotidene. Det kalles genetisk kode.

Tre tilstøtende nitrogenbaser angir en bestemt aminosyre. Formasjon av polypeptid skjer over ribosomet. mRNA blir festet til ribosom. tRNAer induseres til å bringe aminosyrer i en bestemt sekvens i henhold til sekvensen av kodoner tilstede over mRNA. mRNA har metylert område ved 5'-terminalen. Den fungerer som en hette for festing med ribosom. Cap er etterfulgt av en initieringskodon (AUG), enten umiddelbart eller etter et lite, ikke-kodende lederområde.

Deretter er det kodende område etterfulgt av termineringskodon (UAA, UAG eller UGA). Etter termineringskodon er det en liten ikke-kodende trailerregion og poly A-område eller hale ved 3'-terminalen. Leader- og trailerregioner kalles UTR (Utranslated regions). Et mRNA kan spesifisere bare et enkelt polypeptid eller et antall av dem.

Den førstnevnte heter monocistronic mens sistnevnte er kjent som polykistronisk. Polykistronisk mRNA er mer vanlig i prokaryoter. Eukaryotisk mRNA er vanligvis monokistronisk. Livstidspunktet for mRNA er også variabelt.

I noen lavere former er det fra noen få minutter til noen få timer. På den annen side synes mRNAene av høyere former å ha et langt liv. Det er flere dager i tilfelle av unge røde blodlegemer som fortsetter å danne hemoglobin selv når kjernen har degenerert.

funksjoner:

(i) mRNA bærer kodet informasjon for oversettelse til polypeptiddannelse.

(ii) Gjennom revers transkripsjon kan det dannes kompakte gener som brukes i genteknologi. Fenomenet forekommer også i naturen og har lagt til visse gener i genomene,

(iii) Den har et deksjonsområde for vedlegg til ribosom,

(iv) Cap beskytter mRNAet mot nedbrytning fra enzymer,

(v) mRNA har en haleområde for beskyttelse mot cellulære enzymer og frigjøring fra ribosom.

4. Genomisk RNA (genetisk RNA):

Det finnes i noen virus kalt riboviruser. Genomisk RNA kan være enkeltstrenget (f.eks. Tobaks Mosaic Virus eller TMV) eller dobbeltstrenget (f.eks. Reovirus). Det er fragmentert i influensavirus. Genomisk RNA fungerer som et arvelig materiale. Den kan replikere direkte, eller danne DNA i vertscellen for å produsere RNA av sin egen type.

5. Katalytiske RNAer:

Cech et al. (1981) fant katalytisk aktivitet (spaltning og kovalent bindingsdannelse) i RNA-forløper av ciliatedprotozoan, kalt Tetrahymena thermophila. Det ble kalt ribozym. I 1983 oppdaget Altman et al at ribonuklease - P som deltar i behandling av tRNA fra forløperen er en biokatalysator laget av RNA og protein. Noller et al. (1992) fant peptidyltransferase som RNA-enzym.

6. Små Nuclear RNA (snRNA):

Det er en liten størrelse RNA tilstede i kjernen. Hvert RNA kombineres med 7-8 molekyler proteiner for å danne lite kjernefysisk ribonukleoprotein eller snRNP. SnRNA deltar i spleising (U1 og U2), rRNA-behandling (U3) og mRNA-behandling (U7).

7. Små cytoplasmisk RNA (scRNA):

Det er liten størrelse RNA som forekommer fri i cytoplasma. Et slikt lite cytoplasmatisk RNA er 7S og kombinerer med 6 proteinmolekyler for å produsere signalgenkjenningspartikkel eller SRP. Sistnevnte bidrar til å ta og bind et ribosom til endoplasmatisk retikulum for å produsere sekretoriske proteiner.