Κυριακή, 18 Δεκεμβρίου 2011

~ * RNA * ~







Τo ριβονουκλεϊκό οξύ, ή ορθότερα ριβοζονουκλεϊκό οξύ, και συντομογραφικά RNA, (προφέρεται «αρ-εν-έι»), είναι μία τις δύο κατηγορίες των πολυμερών νουκλεϊκών οξέων στο κύτταρο. Αποτελείται από μονομερή νουκλεοτίδια που παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαδικασία της μετάφρασης του γενετικού κώδικα από την έτερη κατηγορία νουκλεϊκού οξέος, το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (συντομογραφικά DNA), σε πρωτεϊνικά προϊόντα. Το RNA χαρακτηρίζεται ως ο «αγγελιοφόρος» μεταξύ του DNA και των πρωτεϊνικών συμπλεγμάτων που είναι γνωστά σαν ριβοσώματα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου (αγγελιαφόρο RNA, mRNA). Έτσι το RNA μαζί με το DNA αποτελούν το γενετικό υλικό των οργανισμών.


Ανίχνευση

Στα βακτηριακά κύτταρα το μεγαλύτερο μέρος του απαντώμενου RNA εντοπίζεται στο κυτταρόπλασμα, ενώ μια ακόμη ποσότητα (κατά το στάδιο της βιοσύνθεσης) εντοπίζεται να συνδέεται με μη ομοιοπολικούς χημικούς δεσμούς με το DNA.
Επίσης το RNA εντοπίζεται σε όλα τα είδη των ευκαρυωτικών κυττάρων. Για παράδειγμα στα ηπατικά κύτταρα περίπου το 11% της συνολικής ποσότητας RNA απαντάται στον πυρήνα, το 15% στα μιτοχόνδρια, ένα 24% στο κυτοσόλυο και το υπόλοιπο 50% στα
ριβοσώματα.


Δομή

Από χημικής άποψης το RNA είναι όμοιο με το DNA. Και οι δύο αυτές κατηγορίες νουκλεϊκών οξέων είναι μακρομοριακές ενώσεις μεγάλου μοριακού βάρους. Το μακρομόριο του RNA αποτελείται από επαναλαμβανόμενες δομικές μονάδες τα νουκλεοτίδια. Το μόριο του RNA περιλαμβάνει (όπως και του DNA), τέσσερις τύπους νουκλεοτιδίων που συνδέονται μεταξύ τους με 3'-5' φωσφοδιεστερικούς δεσμούς. Ωστόσο κύρια διαφορά του RNA από το DNA είναι ότι το μόριό του είναι μονόκλωνο έναντι του δίκλωνου του DNA, αποτελείται δηλαδή από μια μόνο αλυσίδα, ανάλογη της μιας εκ των δύο εκείνων της διπλής έλικας του DNA. Βασική επίσης διαφορά είναι ότι το σάκχαρο στα νουκλεοτίδια του είναι η ριβόζη, εξ ου και η ονομασία τους ριβονουκλεοτίδια, αντί της δεοξυριβόζης στο DNA, και ότι περιέχει την πυριμιδίνη ουρακίλη αντί της θυμίνης (που υπάρχει στο μόριο του DNA), χωρίς να είναι γνωστός ο λόγος της τελευταίας αυτής διφοράς. Η μακρομοριακή πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα του RNA εμφανίζεται από ελικοειδής μέχρι ευθύγραμμη.
Ένας άλλο τύπος RNA πέραν του mRNA, το
μεταφορικό RNA (tRNA), αποτελεί δομικό συστατικό των ριβοσωμάτων και επιτελεί σημαντικές μεταφορές αμινοξέων που προορίζονται για την πρωτεϊνοσύνθεση. Το mRNA μεταγράφει τον γενετικό κώδικα από το DNA με τη βοήθεια κυρίως ενός ενζύμου που ονομάζεται RNA πολυμεράση, ενώ στη συνέχεια υφίσταται επεξεργασία από έναν αριθμό άλλων, δευτερευόντων ενζύμων. Ακολούθως το τελικό mRNA χρησιμοποιείται ως βάση για τη μετάφραση των γονιδίων σε πρωτεΐνες, με τη βοήθεια του tRNA το οποίο μεταφέρει αμινοξέα στα ριβοσώματα για να δημιουργήθουν πρωτεΐνες (πάντα χάρη στην αρχή της συμπληρωματικότητας των βάσεων).
Τα νουκλεϊκά οξέα ανακαλύφθηκαν το
1868, (ίσως το 1869), από τον Γιόχαν Φριντιρικ Μισνερ (1844-1895), που ονόμασε την ουσία που βρέθηκε στον πύρήνα των κυττάρων νουκλεΐνη. Ανακαλύφθηκε αργότερα πως ακόμα και τα προκαρυωτικά κύτταρα παρότι δεν έχουν πυρήνα έχουν νουκλεϊκά οξέα. Οι επιστήμονες υποπτεύονταν τον ειδικό ρόλο του RNA στην πρωτεϊνοσύνθεση από το 1939, χάρη σε μελέτες των Κάσπερσον (Torbjörn Oskar Caspersson), Μπρασέ (Jean Brachet) και Σούλτζ (Jack Schultz). ΄Ηταν ο Χιούμπερτ Σαντρέν που εξιχνίασε και απέδειξε τελικά τους μηχανισμούς δράσης και τον ρόλο του RNA στην πρωτεϊνοσύνθεση στα ριβοσώματα. Ωστόσο ο Σεβέρο Οχόα ήταν εκείνος, που για την πραγματεία του στο RNA, βραβεύτηκε με το Νόμπελ Ιατρικής του 1959. Η αλληλουχία των 77 νουκλεοτιδίων του RNA μιας ζύμης ανακαλύφθηκε από τον Ρόμπερτ Χόλευ, στον οποίον απενεμήθη το Νόμπελ Ιατρικής του 1968.
Τέλος το
1976, ο Βάλτερ Φιρς [(Walter Fiers) και η ερευνητική του ομάδα στο πανεπιστήμιο του Γκεντ καθόρισαν την ολοκληρωμένη ακολουθία του βακτηριοφάγου RNA MS2

Αγγελιαφόρο RNA




Αγγελιαφόρο RNA ή mRNA είναι το RNA που μεταφέρει τη γενετική πληροφορία από το DNA στα ριβοσώματα για την πρωτεΐνοσύνθεση των κυττάρων. Στα ευκαρυωτικά κύτταρα όταν το mRNA μεταγράφεται από το DNA υφίσταται επεξεργασία πριν εξαχθεί από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα. Εκεί συνδέεται με τα ριβοσώματα και μεταφράζεται στην αντίστοιχη πρωτεΐνη με τη βοήθεια του μεταφορικού RNA tRNA. Στα προκαρυωτικά κύτταρα, όπου δεν υπάρχει σαφής διάκριση μεταξύ πυρήνα και κυτταροπλάσματος, το mRNA μπορεί να συνδεθεί με τα ριβοσώματα ενώ μεταγράφεται από το DNA. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα το γενετικό μήνυμα υποβαθμίζεται στα συστατικά του νουκλεοτίδια συνήθως με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων

Μεταφορικό RNA




To Μεταφορικό RNA ή tRNA είναι μικρή αλυσίδα RNA, με μήκος 74-95 νουκλεοτιδίων, που μεταφέρει ειδικά αμινοξέα σε μια επεκτεινόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα στα ριβοσώματα του κυττάρου, με βάση τις οδηγίες του αγγελιαφόρου RNA. Έτσι γίνεται η πρωτεΐνοσύνθεση κατά τη διάρκεια της μετάφρασης στο κύτταρο. Είναι ένας τύπος μη κωδικοποιητικού RNA.
Το tRNA διαθέτει ειδικούς υποδοχείς για την πρόσδεση αμινοξέων καθώς και μια περιοχή αντικωδικονίου, για την αναγνώριση του τρέχοντος κωδικονίου στο αγγελιαφόρο RNA. Η αναγνώριση αυτή γίνεται με βάση τη συμπληρωματικότητα των βάσεων. Ένας τύπος tRNA αντιστοιχεί σε πολλά κωδικόνια αλλά μόνο σε ένα αμινοξύ.


Μη κωδικοποιητικό RNA


Μη κωδικοποιητικό RNA ή μικρό RNA είναι ένα μόριο RNA που δεν μεταφράζεται σε πρωτεϊνη (όπως το αγγελιαφόρο RNA), αλλά έχει κάποιον άλλο λειτουργικό ρόλο στο κύτταρο. Τα πιο αντιπροσωπευτικά είδη μη κωδικοποιητικού RNA είναι το μεταφορικό RNA (tRNA) και το ριβοσωμικό RNA (rRNA), που παίζουν σημαντικό υποστηρικτικό ρόλο στην μετάφραση. Η περιοχή του γενετικού κώδικα όπου κωδικοποιείται ένα μη κωδικοποιητικό RNA (αντί για μία πρωτεϊνη), ονομάζεται «γονίδιο RNA».
Από τα τέλη της δεκαετίας του 1990 διάφοροι νέοι τύποι μη κωδικοποιητικού RNA έχουν ανακαλυφθεί, ενώ οι επιστήμονες έχουν εξιχνιάσει τον ρόλο που παίζουν πολλοί από αυτούς. Στις αρχές της δεκαετίας του 2000 υπήρχαν ενδείξεις ότι η μεταγραφή στα κύτταρα των θηλαστικών (και ίσως και σε άλλα) ήταν πιο πολύπλοκη από ότι πιστευόταν ως τότε. Αυτό έδειξε ότι ο ρόλος του RNA είναι πολύ πιο ευρύς στη βιολογία και παίζει ενεργό ρόλο στη γονιδιακή ρύθμιση. Μια ιδιαίτερη ομάδα μη κωδικοποιητικού RNA είναι το μικροRNA (μRNA), που ανακαλύφθηκε στον άνθρωπο και σε άλλους ευκαρυωτικούς οργανισμούς και παίζει κομβικό ρόλο στην ρύθμιση της λειτουργίας πολλών γονιδίων. Η σχετική θεωρία παρουσιάστηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Nature το 2006[1].


Ριβοσωμικό RNA




Το Ριβοσωμικό RNA ή rRNA είναι ένας τύπος RNA των ριβοσωμάτων που καταλύει την πρωτεΐνοσύνθεση στο κύτταρο. Τα ευκαρυωτικά ριβοσώματα αποτελούν το εργοστάσιο πρωτεΐνοσύνθεσης του κυττάρου και περιέχουν τέσσερα διαφορετικά μόρια rRNA: τα 18S, 5.8S, 28S, και 5S rRNA. Τρία από αυτά τα μόρια rRNA συντίθενται στον πυρηνίσκο του κυττάρου. Τα διαφορετικά είδη rRNA είναι πολυάριθμα στο κύτταρο και αποτελούν το 80% των ολικών RNA σε ένα τυπικό ευκαρυωτικό κύτταρο. Στο κυτταρόπλασμα το ριβοσωμικό RNA συνδυάζεται με ειδικές πρωτεΐνες του πλάσματος και συνθέτουν ένα νουκλεοπρωτεΐνικό σύμπλεγμα που ονομάζεται ριβόσωμα. Το ριβόσωμα συνδέεται με το mRNA και είναι υπεύθυνο για την πρωτεΐνική σύνθεση, όπου και λαμβάνει χώρα. Ορισμένα ριβοσώματα μπορούν να είναι συνδεδεμένα με μία μονή αλυσίδα mRNA σε όλη τη διάρκεια της ζωής τους



Ριβοζύμη





To καταλυτικό RNA ή ριβοζύμη είναι ένα είδος RNA που καταλύει μια χημική αντίδραση. Παρότι το RNA περιέχει μόνο τέσσερις αζωτούχες βάσεις σε σχέση με τα 20 αμινοξέα που απαντώνται στις πρωτεΐνες, ορισμένα είναι ικανά να καταλύουν[ασαφές] ειδικές χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στο κύτταρο. Τέτοιες αντιδράσεις περιλαμβάνουν την διάσπαση και επανένωση άλλων μορίων RNA και επίσης η κατάλυση του πεπτιδικού δεσμού που λαμβάνει χώρα στα ριβοσώματα του κυτταροπλάσματος


















Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου