РНК
-
Структура и функции РНК
- РНК — полимерная молекула, необходимая для биологических функций.
- РНК и ДНК — нуклеиновые кислоты, составляющие основу жизни.
- РНК состоит из цепочки нуклеотидов, содержащих рибозу и фосфатные группы.
- РНК выполняет функции хранения генетической информации и катализирует биологические реакции.
-
Различия между ДНК и РНК
- РНК обычно одноцепочечная, в отличие от двухцепочечной ДНК.
- РНК содержит рибозу вместо дезоксирибозы, что делает её более химически лабильной.
- В РНК урацил заменяет тимин.
-
Вторичные и третичные структуры РНК
- РНК имеет вторичные структуры, такие как водородные связи, и третичные структуры, такие как спирали.
- Ионы металлов стабилизируют вторичные и третичные структуры.
- РНК может быть энантиомером D-РНК или L-РНК.
-
Химические модификации РНК
- РНК транскрибируется четырьмя основаниями, но может быть модифицирована.
- Псевдоуридин и риботимидин — распространенные модификации.
- Инозин играет ключевую роль в гипотезе колебания генетического кода.
-
Типы РНК
- Матричная РНК (мРНК) переносит информацию от ДНК к рибосомам.
- Некодирующие РНК (ncRNA) участвуют в регуляции генов и других функциях.
- Рибозимы катализируют химические реакции.
-
РНК, участвующие в синтезе белка
- мРНК передает информацию о последовательности белка в рибосомы.
- Кодон соответствует одной аминокислоте.
-
Транскрипция и процессинг мРНК
- мРНК транскрибируется из ДНК и перерабатывается в зрелую мРНК, удаляя интроны.
- мРНК экспортируется из ядра в цитоплазму и связывается с рибосомами для трансляции.
-
Транспортная РНК (тРНК)
- тРНК переносит аминокислоты в растущую полипептидную цепь.
- тРНК имеет участки для прикрепления аминокислот и антикодоновую область для распознавания кодонов.
-
Рибосомная РНК (рРНК)
- рРНК является каталитическим компонентом рибосом.
- Эукариотические рибосомы содержат четыре молекулы рРНК.
- рРНК обеспечивает трансляцию и связывается с мРНК.
-
Матричная РНК (tmRNA)
- tmRNA помечает белки, кодируемые мРНК, и предотвращает остановку рибосомы.
-
Регуляторная РНК
- РНК регулируют экспрессию генов у эукариот и прокариот.
- МикроРНК и малые интерферирующие РНК (siRNA) регулируют экспрессию генов посттранскрипционно.
- Длинные некодирующие РНК (lncRNA) блокируют блоки хроматина и регулируют плюрипотентность стволовых клеток.
- Энхансерные РНК усиливают транскрипцию генов.
-
Малая РНК у прокариот
- Малая РНК (sRNA) регулирует экспрессию генов у бактерий.
- sRNA действуют посредством антисмыслового спаривания с мРНК.
-
CRISPR-РНК
- Система CRISPR у архей и бактерий обеспечивает защиту от вирусных захватчиков.
-
Синтез и процессинг РНК
- Синтез РНК происходит в клеточном ядре с использованием ДНК в качестве матрицы.
- Первичные транскриптные РНК модифицируются ферментами после транскрипции.
-
РНК в генетике
- РНК может нести генетическую информацию, как и ДНК.
- РНК-вирусы и вироиды имеют геномы, состоящие из РНК.
- Обратная транскрипция используется вирусами для репликации своих геномов.
- Двухцепочечная РНК (dsRNA) играет важную роль в активации иммунной системы.
- Кольцевая РНК (ЦИРКРНК) экспрессируется во всем животном и растительном мире.
-
История открытия РНК
- В 1939 году стало известно о роли РНК в синтезе белка.
- В 1959 году Северо Очоа получил Нобелевскую премию за открытие фермента, способного синтезировать РНК.
- В 1965 году Роберт У. Холли обнаружил последовательность дрожжевой тРНК, что принесло ему Нобелевскую премию в 1968 году.
-
Основные открытия в области РНК
- В 1970-х годах были открыты ретровирусы и обратная транскриптаза.
- В 1976 году Уолтер Файерс определил первую полную нуклеотидную последовательность генома РНК-вируса.
- В 1977 году были обнаружены интроны и сплайсинг РНК, что принесло Нобелевскую премию Филиппу Шарпу и Ричарду Робертсу в 1993 году.
- В начале 1980-х годов были открыты каталитические молекулы РНК (рибозимы), что принесло Нобелевскую премию Томасу Чеху и Сидни Альтману в 1989 году.
-
Современные исследования и открытия
- В 1990 году у петунии была обнаружена РНК-интерференция.
- В 2006 году Эндрю Файр и Крейг Мелло получили Нобелевскую премию за исследования РНК-интерференции.
- В 2023 году Каталин Карико и Дрю Вайсман получили Нобелевскую премию за открытия, касающиеся модифицированных нуклеозидов.
-
Значение для пребиотической химии и абиогенеза
- В 1968 году Карл Везе предположил, что РНК может быть катализатором.
- В 2022 году ученые обнаружили, что РНК может самопроизвольно образовываться на пребиотическом стекле.
- В 2015 году в лабораторных условиях были сформированы нуклеиновые основания ДНК и РНК.
-
Медицинское применение РНК
- РНК стала полезной благодаря достижениям в области стабилизации.
- Вакцины на основе РНК легче производить, чем традиционные вакцины.
- МРНК, кодирующие белки, стали новыми терапевтическими кандидатами.
- миРНК играют важную роль во врожденной защите от вирусов и в структуре хроматина.
- мРНК-вакцины стали важным новым классом вакцин, использующих мРНК для производства белков.