Mi az RNS?

Benedette Cuffari, M.Sc.Szerkesztette: Dr. Ananya Mandal, MD

A ribonukleinsav (RNS) egy fontos biológiai makromolekula, amely minden biológiai sejtben jelen van.

Ez elsősorban a fehérjék szintézisében vesz részt, a DNS-ből származó hírvivő utasításokat hordozza, amely maga tartalmazza az élet fejlődéséhez és fenntartásához szükséges genetikai utasításokat. Egyes vírusokban nem a DNS, hanem az RNS hordozza a genetikai információt.

Image Credit: Juan Gaertner/.com

RNS vs. DNS

A nukleinsavnak két különböző típusa van: A DNS és az RNS. A DNS nukleinsava dezoxiribóz, míg az RNS nukleinsava ribóz. Amint azt a nevük is mutatja, a DNS dezoxiribózából hiányzik egy oxigénmolekula, szemben az RNS ribózcukrával. A DNS-t alkotó nukleotidok közé tartozik az adenin (A), guanin (G), citozin (C) és timin (T), míg az RNS nukleotidjai az A, G, C és uracil (U).

Míg a DNS szerkezete az eukarióta sejtekben kettős spirál, addig az RNS általában egyszálú, és különböző formákban fordul elő. Az RNS egyszálú szerkezete lehetővé teszi, hogy ez a molekula visszahajoljon önmagára, és szükség szerint különböző stabil másodlagos szerkezeteket alakítson ki.

Az RNS típusai és szerepük

Az RNS típusa diktálja, hogy ez a molekula milyen funkciót tölt be a sejtben. A fehérjékké fordítandó hírvivő RNS (mRNS) molekulák kódoló régióján kívül más sejtes RNS elemek is részt vesznek különböző folyamatokban, amelyek közé tartozik a genetikai anyag transzkripciós és poszt-transzkripciós szabályozása, a hőmérséklet- és ligandumérzékelés, a transzláció szabályozása és az RNS turnover.

Transzkripció (DNS-ből mRNS)

Mivel a DNS nem tudja elhagyni a sejtmagot, nem képes önállóan fehérjét létrehozni. A fehérjék előállítása a DNS kódoló szekvenciájából egy transzkripciónak nevezett folyamattal kezdődik. Az átírás során több enzim, köztük a helikáz és a topoizomeráz, feltekeri a DNS-t, hogy hozzáférést biztosítson egy másik enzimnek, az RNS-polimeráznak. Az RNS-polimeráz a feltekert DNS-szál mentén haladva építi fel az mRNS-molekulát, amíg az készen nem áll arra, hogy elhagyja a sejtmagot.

Transzláció (mRNS-ből fehérje)

Amint az mRNS elhagyja a sejtmagot és belép a sejt citoplazmájába, talál egy riboszómát, hogy megkezdődhessen a transzláció folyamata. Az mRNS-molekula három nukleotidbázispárját kodonnak nevezzük, és minden kodon csak egy aminosavra specifikus.

A transzláció során a transzfer RNS (tRNS) molekulák, amelyek egy adott aminosavhoz kapcsolódnak, felismerik az mRNS-molekulán lévő kodont, és a megfelelő aminosavat a szálon belül az adott helyre illesztik be. Például a CUC kodon a leucin aminosavat hozza létre, míg az UGA kodon a stop kodon egyik típusa, amely azt jelzi, hogy a gén fordítása befejeződött. A másik két stopkódon az UAG és az UAA.

A riboszómák fehérjéket és több különböző riboszomális RNS (rRNS) molekulát is tartalmaznak. Az aminosavak keletkezése után az rRNS-molekulák az mRNS-molekula mentén mozognak, hogy katalizálják a fehérjék képződését. Fontos megjegyezni, hogy az mRNS, a tRNS és az rRNS mind fontos szerepet játszik ebben a fehérjeszintetizáló útvonalban.

Az RNS mint biológiai katalizátor

Bár sokáig széles körben úgy vélték, hogy csak a fehérjék lehetnek enzimek, bizonyos RNS-molekulákról kimutatták, hogy komplex tercier szerkezetet vesznek fel, és biológiai katalizátorként működnek. Az rRNS-molekulák például a transzláció során ribozimként működhetnek.

A ribozimek, amelyek nem fehérjékből, hanem RNS-molekulákból álló enzimek, a klasszikus enzimek számos jellemzőjét mutatják, mint például egy aktív hely, egy kötőhely a szubsztrát számára és egy kötőhely egy kofaktor, például egy fémion számára. A ribozimek aminosavakat kötnek össze a fehérjeszintézis során, valamint részt vesznek az RNS-splicingben, a transzfer RNS bioszintézisében és a vírusreplikációban.

Az egyik legelső felfedezett firma ribozim az RNáz P, egy ribonukleáz, amely részt vesz a tRNS-molekulák nagyobb, prekurzor RNS-ből történő előállításában. Az RNáz P RNS-ből és fehérjéből is áll, azonban egyedül az RNS-rész a katalizátor.

RNS-világhipotézis

Az “RNS 1.” hipotézisnek is nevezett RNS-világhipotézis szerint a földi élet először egy egyszerű, egyedileg önreprodukálásra képes RNS-molekulával alakult ki, amelyből később a DNS fejlődött ki. Talán a legerősebb bizonyíték erre a hipotézisre az, hogy a riboszóma, ahol a fehérjék összeállnak, egy ribozim.

Egy másik bizonyíték az a tény, hogy bizonyos vírusok RNS-t használnak. Mivel a vírusokat az élet egyszerűbb, régebbi formájának tartják, mint a bonyolultabb prokarióta és eukarióta sejteket, ez arra utal, hogy az élet először a prebiotikus világból alakult ki ennek az egyszerű nukleinsavnak az információ tárolására és átírására való felhasználásával. Így ezeknek az egyszerű életformáknak a replikációja, valamint az összetettebb szervezetek szaporodása és evolúciója ebben az ősi világban vált lehetővé.

Further Reading

• All RNA Content
• RNA Structure
• Types of RNA:
• RNS szintézis
• RNS felfedezés

Az író

Benedette Cuffari

Miután 2016-ban elvégezte az alapképzést toxikológia szakon, két mellékszakkal, spanyol és kémia szakon, Benedette folytatta tanulmányait, és 2018 májusában elvégezte a toxikológia mesterszakot. A doktori iskola alatt Benedette a mekloretamin és a bendamusztin dermatotoxicitását vizsgálta; két nitrogénmustáros alkiláló hatóanyagot, amelyeket a rákellenes terápiában használnak.

Hivatkozások