Vad är RNA?

av Benedette Cuffari, M.Sc. granskad av Dr Ananya Mandal, MD

Ribonukleinsyra (RNA) är en viktig biologisk makromolekyl som finns i alla biologiska celler.

Den är huvudsakligen involverad i syntesen av proteiner och bär budbärarinstruktionerna från DNA, som i sig självt innehåller de genetiska instruktioner som krävs för utveckling och upprätthållande av livet. I vissa virus är det RNA, snarare än DNA, som bär den genetiska informationen.

Image Credit: Juan Gaertner/.com

RNA vs DNA

Det finns två olika typer av nukleinsyror: DNA och RNA. DNA:s nukleinsyra är deoxyribose, medan RNA:s nukleinsyra är ribose. Som framgår av deras namn saknar DNA:s deoxyribose en syremolekyl jämfört med RNA:s ribosesocker. De nukleotider som ingår i DNA är adenin (A), guanin (G), cytosin (C) och tymin (T), medan RNA:s nukleotider är A, G, C och uracil (U).

Medan DNA:s struktur är en dubbelhelix i eukaryota celler, är RNA vanligtvis enkelsträngat och finns i olika former. Den enkelsträngade strukturen hos RNA gör att denna molekyl kan veckas tillbaka på sig själv och bilda olika stabila sekundärstrukturer vid behov.

Typer av RNA och deras roller

Typen av RNA dikterar vilken funktion som denna molekyl kommer att ha i cellen. Förutom den kodande regionen för mRNA-molekyler (messenger RNA, mRNA) som kommer att översättas till proteiner, är andra cellulära RNA-element involverade i olika processer, som inkluderar transkriptionell och posttranskriptionell reglering av genetiskt material, temperatur- och ligandavkänning, translationskontroll och RNA-omsättning.

Transkription (DNA till mRNA)

Då DNA inte kan lämna cellkärnan kan det inte generera ett protein på egen hand. Genereringen av proteiner från deras DNA-kodningssekvens börjar med en process som kallas transkription. Under transkriptionen rullar flera enzymer, bland annat helicas och topoisomeras, upp DNA för att ge tillgång till ett annat enzym som kallas RNA-polymeras. RNA-polymeraset färdas längs den upprullade DNA-strängen för att konstruera mRNA-molekylen tills den är redo att lämna kärnan.

Translation (mRNA till protein)

När mRNA väl lämnar kärnan och kommer in i cellens cytoplasma, kommer det att hitta en ribosom så att översättningsprocessen kan börja. Ett par av tre nukleotidbaser i mRNA-molekylen kallas kodon, och varje kodon är specifikt för endast en aminosyra.

Under översättningen kommer transfer-RNA-molekyler (tRNA), som är knutna till en viss aminosyra, att känna igen ett kodon på mRNA-molekylen och infoga den lämpliga aminosyran på den platsen i strängen. Exempelvis kommer kodonet CUC att generera aminosyran leucin, medan kodonet UGA är en typ av stoppkodon som anger att översättningen av genen är avslutad. De andra två stoppkodonerna är UAG och UAA.

Ribosomer innehåller både proteiner och flera olika ribosomala RNA-molekyler (rRNA). När aminosyror har bildats kommer rRNA-molekylerna att röra sig längs mRNA-molekylen för att katalysera bildandet av proteiner. Det är viktigt att notera att mRNA, tRNA och rRNA alla spelar viktiga roller i denna proteinsyntetiseringsväg.

RNA som biologisk katalysator

Och även om man under många år allmänt trodde att endast proteiner kunde vara enzymer, har vissa RNA-molekyler visat sig anta komplexa tertiärstrukturer och fungera som biologiska katalysatorer. Till exempel kan rRNA-molekyler fungera som ribozymer under översättning.

Ribozymer, som är enzymer som består av RNA-molekyler snarare än proteiner, uppvisar många av de egenskaper som kännetecknar ett klassiskt enzym, t.ex. en aktiv plats, en bindningsplats för ett substrat och en bindningsplats för en kofaktor, t.ex. en metalljon. Ribozymer kopplar ihop aminosyror under proteinsyntesen, samt deltar i RNA-splicing, biosyntes av överförings-RNA och viral replikation.

En av de firsta ribozymerna som upptäcktes var RNas P, ett ribonukleas som är involverat i genereringen av tRNA-molekyler från större, prekursor-RNA:er. RNas P består av både RNA och protein, men det är enbart RNA-delen som är katalysatorn.

RNA World Hypothesis

RNA World Hypothesis, även kallad ”RNA 1st”-hypotesen, går ut på att livet på jorden först utvecklades med en enkel RNA-molekyl som individuellt kunde självreplikeras, vilket DNA senare utvecklades ur. Det kanske starkaste beviset för denna hypotes är att ribosomen, där proteiner sätts samman, är ett ribozym.

Ett annat bevis är det faktum att vissa virus använder RNA. Eftersom virus anses vara en enklare och äldre form av liv än de mer komplexa prokaryota- och eukaryotacellerna, skulle detta tyda på att livet först uppstod från den prebiotiska världen genom att utnyttja denna enkla nukleinsyra för lagring och transkription av information. På så sätt möjliggjordes replikering av dessa enkla livsformer och spridning och utveckling av mer komplexa organismer i denna forntida värld.

Fördjupad läsning

• Allt innehåll om RNA
• RNA-struktur
• Typer av RNA:
• RNA-syntes
• RNA-upptäckt

Skrivet av

Benedette Cuffari

Efter att ha avslutat sin kandidatexamen i toxikologi med två biämnen i spanska och kemi 2016, Benedette fortsatte sina studier och avslutade sin magisterexamen i toxikologi i maj 2018. Under forskarutbildningen undersökte Benedette dermatotoxiciteten hos mekloretamin och bendamustin; två alkylerande medel med kvävesenap som används i anticancerbehandling.

Citat

.