Che cos’è l’RNA?

Di Benedette Cuffari, M.Sc.Reviewed by Dr. Ananya Mandal, MD

L’acido ramonucleico (RNA) è un’importante macromolecola biologica presente in tutte le cellule biologiche.

E’ principalmente coinvolto nella sintesi delle proteine, portando le istruzioni messaggere dal DNA, che a sua volta contiene le istruzioni genetiche necessarie per lo sviluppo e il mantenimento della vita. In alcuni virus, l’RNA, piuttosto che il DNA, trasporta le informazioni genetiche.

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RNA vs DNA

Ci sono due tipi distinti di acido nucleico: DNA e RNA. L’acido nucleico del DNA è il deossiribosio, mentre l’acido nucleico dell’RNA è il ribosio. Come dimostrato dai loro nomi, al deossiribosio del DNA manca una molecola di ossigeno rispetto allo zucchero ribosio dell’RNA. I nucleotidi che compongono il DNA includono adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T), mentre i nucleotidi dell’RNA includono A, G, C e uracile (U).

Mentre la struttura del DNA è a doppia elica nelle cellule eucariotiche, l’RNA è tipicamente a filamento singolo e si presenta in varie forme. La struttura a singolo filamento dell’RNA permette a questa molecola di ripiegarsi su se stessa e formare varie strutture secondarie stabili, se necessario.

Tipi di RNA e loro ruoli

Il tipo di RNA detta la funzione che questa molecola avrà all’interno della cellula. Oltre alla regione codificante delle molecole di RNA messaggero (mRNA) che saranno tradotte in proteine, altri elementi di RNA cellulare sono coinvolti in diversi processi, che includono la regolazione trascrizionale e post-trascrizionale del materiale genetico, il rilevamento della temperatura e dei ligandi, il controllo della traduzione e il turnover dell’RNA.

Trascrizione (da DNA a mRNA)

Siccome il DNA non può lasciare il nucleo, non è in grado di generare una proteina da solo. La generazione di proteine dalla loro sequenza di codifica del DNA inizia con un processo chiamato trascrizione. Durante la trascrizione, diversi enzimi, tra cui l’elicasi e la topoisomerasi, srotolano il DNA per dare accesso a un altro enzima noto come RNA polimerasi. La RNA polimerasi viaggia lungo il filamento di DNA srotolato per costruire la molecola di mRNA finché non è pronta a lasciare il nucleo.

Traslazione (da mRNA a proteina)

Una volta che l’mRNA esce dal nucleo ed entra nel citoplasma della cellula, troverà un ribosoma in modo che il processo di traduzione possa iniziare. Una coppia di tre basi nucleotidiche della molecola di mRNA viene chiamata codone, e ogni codone è specifico per un solo amminoacido.

Durante la traduzione, le molecole di RNA di trasferimento (tRNA), che sono legate a un particolare amminoacido, riconosceranno un codone sulla molecola di mRNA e inseriranno l’amminoacido appropriato in quella posizione all’interno del filamento. Per esempio, il codone CUC genererà l’aminoacido leucina, mentre il codone UGA è un tipo di codone di stop che indica che la traduzione del gene è stata completata. Gli altri due codoni di stop sono UAG e UAA.

I rabosomi contengono sia proteine che diverse molecole di RNA ribosomiale (rRNA). Una volta che gli amminoacidi sono stati generati, le molecole di rRNA si muovono lungo la molecola di mRNA per catalizzare la formazione delle proteine. È importante notare che l’mRNA, il tRNA e l’rRNA svolgono tutti ruoli importanti in questo percorso di sintesi delle proteine.

RNA come catalizzatore biologico

Anche se per molti anni si è creduto che solo le proteine potessero essere enzimi, è stato dimostrato che alcune molecole di RNA adottano strutture terziarie complesse e agiscono come catalizzatori biologici. Per esempio, le molecole di rRNA possono funzionare come ribozimi durante la traduzione.

I ribozimi, che sono enzimi composti da molecole di RNA piuttosto che da proteine, mostrano molte delle caratteristiche di un enzima classico, come un sito attivo, un sito di legame per un substrato e un sito di legame per un cofattore, come uno ione metallo. I ribozimi collegano gli aminoacidi durante la sintesi proteica, oltre a partecipare allo splicing dell’RNA, alla biosintesi dell’RNA di trasferimento e alla replicazione virale.

Uno dei primi ribozimi ad essere scoperto fu la RNasi P, una ribonucleasi che è coinvolta nella generazione di molecole di tRNA da RNA precursori più grandi. La RNasi P è composta sia da RNA che da proteine; tuttavia, la sola parte di RNA è il catalizzatore.

Ipotesi del mondo RNA

L’ipotesi del mondo RNA, chiamata anche ipotesi “RNA 1st”, è che la vita sulla Terra si sia evoluta prima con una semplice molecola di RNA che poteva auto-replicarsi individualmente, dalla quale si è poi evoluto il DNA. Forse la prova più forte per questa ipotesi è che il ribosoma, dove le proteine sono assemblate, è un ribozima.

Altra prova è il fatto che alcuni virus usano l’RNA. Poiché si pensa che i virus siano una forma di vita più semplice e antica delle più complesse cellule procariotiche ed eucariotiche, questo suggerirebbe che la vita sia emersa per la prima volta dal mondo prebiotico attraverso l’utilizzo di questo semplice acido nucleico per la memorizzazione e la trascrizione delle informazioni. Così, la replicazione di queste semplici forme di vita e la propagazione ed evoluzione di organismi più complessi è stata resa possibile in questo mondo antico.

Altre letture

• Tutto il contenuto dell’RNA
• Struttura dell’RNA
• Tipi di RNA: mRNA, rRNA e tRNA
• Sintesi dell’RNA
• RNA Discovery

Scritto da

Benedette Cuffari

Dopo aver completato la sua laurea in tossicologia con due minori in spagnolo e chimica nel 2016, Benedette ha continuato i suoi studi per completare il suo Master of Science in Tossicologia nel maggio del 2018. Durante la scuola di specializzazione, Benedette ha studiato la dermatotossicità della mecloretamina e della bendamustina; due agenti alchilanti della mostarda azotata che sono utilizzati nella terapia antitumorale.

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