История биологии РНК
-
История исследований РНК
- В 1930-1950 годах были сделаны важные открытия в области биохимии, генетики, микробиологии и молекулярной биологии.
- 30 ученых получили Нобелевские премии за работы, связанные с РНК.
-
Различия между РНК и ДНК
- РНК и ДНК имеют разные химические свойства, включая состав нуклеотидов и стабильность.
- РНК легко расщепляется при высоком рН, а ДНК стабильна в щелочи.
-
Локализация и роль РНК
- В 1933 году было установлено, что ДНК находится в ядре клетки, а РНК в цитоплазме.
- В 1950-х годах было показано, что РНК участвует в синтезе белка.
-
Матричная РНК (мРНК)
- В 1960-х годах была определена природа мРНК и генетического кода.
- мРНК была выделена из ретикулоцитов позвоночных.
-
Рибосомы и транспортная РНК (тРНК)
- В 1950-х годах были идентифицированы рибосомы и тРНК.
- тРНК связывает аминокислоты с кодонами мРНК.
-
Генетический код
- Генетический код был разгадан благодаря синтетическим молекулам РНК и системам трансляции in vitro.
- Код состоит из трехбуквенных «слов» (кодонов).
-
Очищенная РНК-полимераза
- Биохимическая очистка РНК-полимеразы позволила понять механизмы транскрипции.
- Были идентифицированы различные РНК-полимеразы и белковые факторы, влияющие на транскрипцию.
-
Секвенирование нуклеиновых кислот
- В середине 1960-х годов была определена первая полная нуклеотидная последовательность тРНК.
- Анализ последовательностей выявил закономерности сворачивания РНК.
-
Первая полная геномная нуклеотидная последовательность
- Последовательность генома РНК-бактериофага MS2 была определена в 1975 году.
- Были выявлены особенности, включая перекрытие генов и различия в использовании кодонов.
-
Обратная транскриптаза
- Ретровирусы имеют одноцепочечный РНК-геном и реплицируются через ДНК-интермедиат.
- Обратная транскриптаза используется для анализа РНК и преобразования РНК в ДНК.
-
Эволюция РНК
- РНК-геномы подвержены более высокой частоте мутаций, чем ДНК-геномы.
- Мутации в ВИЧ-1 приводят к появлению вирусных мутантов, нечувствительных к противовирусным препаратам.
-
Эволюционная история рибосомальной РНК
- Анализ последовательностей рРНК показал общие структурные особенности у всех форм жизни.
- Сопоставление сходств и различий между молекулами рРНК выявило филогенетические взаимоотношения.
- Идентификация архей как третьего крупного царства организмов.
-
Процессинг РНК
- Некодируемые нуклеотиды добавляются к концам молекул мРНК.
- Ферменты добавляют и поддерживают универсальную последовательность CCA на 3′-конце тРНК.
- Эти события являются примерами процессинга РНК.
-
Малые молекулы РНК в ядре эукариот
- Малые молекулы ядерной РНК (snRNA) идентифицированы в ядре эукариот.
- snRNA играют ключевую роль в основных реакциях обработки РНК.
-
Третичная структура молекул РНК
- Детальная трехмерная структура тРНК определена с помощью рентгеновской кристаллографии.
- Молекулы РНК принимают специфические третичные структуры для биологической активности.
-
Прерывистые гены и сплайсинг РНК
- Гены часто прерываются интронами, которые удаляются с помощью сплайсинга РНК.
- Сплайсинг требует высокоточной и скоординированной последовательности молекулярных событий.
-
Альтернативный сплайсинг пре-мРНК
- Подавляющее большинство генов содержат множество интронов.
- Альтернативный сплайсинг генерирует множество белков из одного гена.
-
Каталитическая РНК (рибозимы)
- Интрон-содержащий предшественник рРНК из Tetrahymena самосплайсируется.
- РНК-компонент бактериального фермента рибонуклеазы Р катализирует процессинг тРНК.
-
Роль РНК в эволюции пребиотиков
- РНК может кодировать генетическую информацию и катализировать биохимические реакции.
- РНК могла играть решающую роль в эволюции пребиотиков.
-
Мобильные интроны
- Самосплайсирующиеся интроны могут распространяться по популяции организмов.
- Эти интроны являются транспозонами, не влияющими на экспрессию генов.
-
Сплайсосомы и сплайсинг ядерной пре-мРНК
- Интроны удаляются из ядерных пре-мРНК сплайсосомами.
- Сплайсосомы используют взаимодействия РНК-РНК для идентификации критических нуклеотидных последовательностей.
-
Редактирование РНК
- Предшественники матричной РНК могут быть отредактированы перед трансляцией.
- Редактирование РНК наблюдается у различных организмов, включая млекопитающих, растения, бактерии и вирусы.
-
Теломераза и поддержание концов хромосом
- Теломераза поддерживает концы линейной ДНК в хромосомах эукариот.
- Теломераза представляет собой рибонуклеопротеидный фермент с компонентом РНК и белковым компонентом.
-
Рибосомальная РНК и пептидная связь
- Рибосомальная РНК катализирует образование пептидной связи.
-
Рибосома как рибозим
- Рибосомальные субъединицы могут катализировать образование пептидных связей без белков.
- Пептидилтрансферазный центр локализован в рРНК, где связываются концы тРНК.
- Рибосома является рибозимом, так как активный центр состоит из высококонсервативных последовательностей.
-
Комбинаторный отбор молекул РНК
- Изобретены методы для проведения молекулярных экспериментов in vitro.
- Используются стратегии селективной репликации для эволюции в пробирке.
- Методы позволяют выделять молекулы РНК с различными свойствами.
-
Мобильные элементы ДНК и РНК
- Транспозоны реплицируются через транскрипцию в промежуточную РНК.
- Ретротранспозоны составляют значительную часть генома эукариот.
-
Рибопереключатели и экспрессия генов
- Рибопереключатели изменяют структуру в ответ на условия окружающей среды.
- Структурные изменения контролируют трансляцию и стабильность мРНК.
-
Малые молекулы РНК и экспрессия генов
- МикроРНК и малые интерферирующие РНК регулируют экспрессию генов.
- Они связываются с мРНК и индуцируют расщепление мРНК.
-
Некодирующая РНК и эпигенетические феномены
- ncRNA участвуют в защите генома и инактивации хромосом.
- piRNAs предотвращают нестабильность генома, Xist необходим для инактивации Х-хромосомы.