Kwas rybonukleinowy

Plik Kwas rybonukleinowy ma podobną budowę do kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA). Jednak jako nośnik informacji genetycznej pełni jedynie podrzędną rolę. Jako bufor informacyjny służy między innymi jako translator i przekaźnik kodu genetycznego z DNA na białko.

Co to jest kwas rybonukleinowy?

Kwas rybonukleinowy jest oznaczany skrótem w języku angielskim i niemieckim jako RNA wyznaczony. Jego budowa jest podobna do struktury DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy). Jednak w przeciwieństwie do DNA składa się tylko z jednej nici. Ich zadaniem jest między innymi przekazywanie i translacja kodu genetycznego w biosyntezie białek.

Jednak RNA występuje w różnych formach i spełnia również różne zadania. Krótsze cząsteczki RNA w ogóle nie mają kodu genetycznego, ale są odpowiedzialne za transport niektórych aminokwasów. Kwas rybonukleinowy nie jest tak stabilny jak DNA, ponieważ nie ma długoterminowej funkcji przechowywania kodu genetycznego. Na przykład w przypadku mRNA służy on tylko jako bufor do czasu zakończenia transmisji i translacji.

Anatomia i budowa

Kwas rybonukleinowy to łańcuch złożony z wielu nukleotydów. Nukleotyd składa się z połączenia między resztą fosforanową, cukrem i zasadą azotową. Każda z zasad azotowych, adenina, guanina, cytozyna i uracyl, jest związana z resztą cukrową (rybozą). Z kolei cukier jest estryfikowany w dwóch miejscach resztą fosforanową i tworzy z nią mostek.

Baza azotowa znajduje się w przeciwnej pozycji niż cukier. Reszty cukru i fosforanu występują naprzemiennie i tworzą łańcuch. Zasady azotowe nie są zatem bezpośrednio połączone ze sobą, ale znajdują się z boku cukru. Trzy kolejne zasady azotowe nazywane są trojaczkami i zawierają kod genetyczny określonego aminokwasu. Kilka trojaczków z rzędu koduje łańcuch polipeptydowy lub białkowy.

W przeciwieństwie do DNA cukier zawiera grupę hydroksylową w pozycji 2 'zamiast atomu wodoru. Ponadto tymina w postaci zasady azotowej jest wymieniana w RNA na uracyl. Z powodu tych małych odchyleń chemicznych RNA, w przeciwieństwie do DNA, jest zwykle jednoniciowe. Grupa hydroksylowa w rybozie zapewnia również, że kwas rybonukleinowy nie jest tak stabilny jak DNA. Montaż i demontaż muszą być elastyczne, ponieważ przekazywane informacje podlegają ciągłym zmianom.

Funkcja i zadania

Kwas rybonukleinowy spełnia kilka zadań. Jako długoterminowa pamięć kodu genetycznego zwykle nie wchodzi w rachubę. Tylko w niektórych wirusach RNA służy jako nośnik informacji genetycznej. U innych istot żywych zadanie to przejmuje DNA. RNA pełni między innymi funkcję przekaźnika i translatora kodu genetycznego w biosyntezie białek.

Odpowiada za to mRNA. W tłumaczeniu mRNA oznacza informacyjny RNA lub informacyjny RNA. Kopiuje informacje o genie i przenosi je do rybosomu, gdzie białko jest syntetyzowane przy użyciu tych informacji. Trzy sąsiednie nukleotydy tworzą tak zwany kodon, który reprezentuje określony aminokwas. W ten sposób stopniowo budowany jest łańcuch polipeptydowy aminokwasów. Poszczególne aminokwasy są transportowane do rybosomu za pośrednictwem tRNA (transfer RNA). Zatem tRNA działa jako cząsteczka pomocnicza w biosyntezie białek. Jako inna cząsteczka RNA, rRNA (rybosomalny RNA) jest zaangażowany w strukturę rybosomów.

Kolejnymi przykładami są asRNA (antysensowny RNA) do regulacji ekspresji genów, hnRNA (heterogeniczny jądrowy RNA) jako prekursor dojrzałego mRNA, rybozy do regulacji genów, rybozymy do katalizy reakcji biochemicznych i wiele innych. Cząsteczki RNA nie mogą być stabilne, ponieważ w różnym czasie potrzebne są różne transkrypty. Odszczepione nukleotydy lub oligomery są stale wykorzystywane do nowej syntezy RNA. Zgodnie z hipotezą świata RNA Waltera Gilberta, cząsteczki RNA były prekursorami wszystkich organizmów. Do dziś są jedynymi nosicielami kodu genetycznego niektórych wirusów.

Choroby

W przypadku chorób kwasy rybonukleinowe odgrywają rolę, o ile wiele wirusów ma jedynie RNA jako materiał genetyczny. Oprócz wirusów DNA istnieją również wirusy z jedno- lub dwuniciowym RNA. Poza żywym organizmem wirus jest całkowicie nieaktywny. Nie ma własnego metabolizmu. Jeśli jednak wirus wejdzie w kontakt z komórkami ciała, aktywowana jest informacja genetyczna jego DNA lub RNA. Wirus zaczyna się namnażać za pomocą organelli komórki gospodarza.

Komórka gospodarza jest przeprogramowywana przez wirusa w celu wytwarzania poszczególnych składników wirusa. Materiał genetyczny wirusa dostaje się do jądra komórkowego. To tam jest włączany do DNA komórki gospodarza, a nowe wirusy są stale generowane. Wirusy są usuwane z komórki. Proces powtarza się, dopóki komórka nie umrze. W przypadku wirusów RNA informacja genetyczna RNA jest przepisywana na DNA przy użyciu enzymu odwrotnej transkryptazy. Retrowirusy to szczególna forma wirusów RNA. Na przykład wirus HI jest jednym z retrowirusów. Również w retrowirusach enzym odwrotna transkryptaza zapewnia transfer informacji genetycznej jednoniciowego RNA do DNA komórki gospodarza.

Tam generowane są nowe wirusy, które opuszczają komórkę bez niszczenia. Nieustannie tworzą się nowe wirusy, które nieustannie atakują inne komórki. Retrowirusy są bardzo podatne na mutacje i dlatego trudno z nimi walczyć. Jako terapię stosuje się połączenie kilku składników, takich jak inhibitory odwrotnej transkryptazy i inhibitory proteazy.