Ribonukleinska kislina

RNK je kratica za ribonukleinsko kislino, nukleinsko kislino. Poznamo veliko različnih vrst.

RNK se fizično razlikuje od DNK: DNK vsebuje dve med seboj naviti verigi, RNK pa le eno samo verigo. RNK vsebuje tudi drugačne baze kot DNK. Te baze so naslednje:

(A) adenin

(G) gvanin

(U) Uracil

Adenin se veže z uracilom, gvanin pa s citozinom. Tako pravimo, da je adenin komplementaren uracilu, gvanin pa citozinu. Prve tri baze najdemo tudi v DNK, vendar uracil nadomešča timin kot komplement adeninu.

RNK vsebuje tudi ribozo v nasprotju z deoksiribozo v DNK. Zaradi teh razlik je RNK kemično bolj reaktivna kot DNK. Zato je primernejša molekula za sodelovanje v celičnih reakcijah.

RNK je nosilec genetskih informacij v nekaterih virusih, zlasti v retrovirusih, kot je virus HIV. To je edina izjema od splošnega pravila, da je DNK dedna snov.

Sinteza beljakovin RNK

Messenger RNA

Glavna naloga RNK je prenašanje informacij o zaporedju aminokislin od genov do mesta, kjer se beljakovine sestavijo na ribosomih v citoplazmi.

Za to je potrebna messenger RNA (mRNA). Posamezna veriga DNK je načrt za mRNA, ki se prepiše iz te verige DNK. Zaporedje baznih parov iz DNK prepiše encim, imenovan polimeraza RNK. Nato se mRNA premakne iz jedra v ribosome v citoplazmi in tvori beljakovine. MRNA prevede zaporedje baznih parov v zaporedje aminokislin, da nastanejo beljakovine. Ta proces se imenuje prevajanje.

DNK iz različnih razlogov ne zapusti jedra. DNK je zelo dolga molekula in je v kromosomih povezana z beljakovinami, imenovanimi histoni. mRNA pa se lahko premika in reagira z različnimi celičnimi encimi. Ko je mRNA prepisana, zapusti jedro in se premakne do ribosomov.

Dve vrsti nekodirajočih RNK pomagata pri izgradnji beljakovin v celici. To sta prenosna RNA (tRNA) in ribosomalna RNA (rRNA).

tRNA

Prenosna RNK (tRNA) je kratka molekula s približno 80 nukleotidi, ki prenaša določeno aminokislino v polipeptidno verigo na ribosomu. Za vsako aminokislino obstaja druga tRNA. Vsaka ima mesto, kamor se aminokislina pritrdi, in antikodon, ki se ujema s kodonom na mRNA. Na primer, kodona UUU ali UUC kodirata aminokislino fenilalanin.

rRNA

Ribosomska RNK (rRNA) je katalitična sestavina ribosomov. Evkariontski ribosomi vsebujejo štiri različne molekule rRNA: 18S, 5,8S, 28S in 5S rRNA. Tri molekule rRNA se sintetizirajo v jedru, ena pa drugje. V citoplazmi se ribosomalna RNK in beljakovina združita v nukleoprotein, imenovan ribosom. Ribosom veže mRNA in izvaja sintezo beljakovin. Na eno mRNA je lahko v vsakem trenutku vezanih več ribosomov. rRNA je izredno veliko in predstavlja 80 % 10 mg/ml RNA, ki jo najdemo v tipični evkariontski citoplazmi.

snRNA

Majhne jedrske RNK (snRNA) se združujejo s proteini in tvorijo spliceosome. Spliceosomi uravnavajo alternativno spajkanje. Geni kodirajo beljakovine v delih, imenovanih eksoni. Ti deli se lahko na različne načine povežejo, da nastanejo različne mRNA. Tako lahko iz enega gena nastanejo številne beljakovine. To je proces alternativnega spajanja. Vse nezaželene različice beljakovine razrežejo proteaze, kemični deli pa se ponovno uporabijo.

Struktura zrele evkariontske mRNA. Popolnoma predelana mRNA vsebuje 5' kapo, 5' UTR, kodirajoče območje, 3' UTR in rep poli(A). UTR = netranslirano območje

Regulatorne RNK

Obstajajo številne RNK, ki uravnavajo gene, to pomeni, da uravnavajo hitrost prepisovanja ali prevajanja genov.

miRNA

Mikro RNK (miRNA) delujejo tako, da se pridružijo encimu in blokirajo mRNA ali pospešijo njeno razgradnjo. To se imenuje interferenca RNA.

siRNA

Majhne interferenčne RNK (včasih imenovane tudi utišujoče RNK) posegajo v izražanje določenega gena. So precej majhne (20/25 nukleotidov) dvoverižne molekule. Njihovo odkritje je povzročilo velik razmah biomedicinskih raziskav in razvoja zdravil.

Parazitske in druge RNK

Retrotranspozoni

Transpozoni so le ena od več vrst mobilnih genskih elementov. Retrotranspozoni se kopirajo v dveh stopnjah: najprej iz DNK v RNK s transkripcijo, nato iz RNK nazaj v DNK z obratno transkripcijo. Kopija DNK se nato vstavi v genom na novem mestu. Retrotranspozoni se obnašajo zelo podobno kot retrovirusi, kot je HIV.

Virusni genomi

Virusni genomi, ki so običajno RNK, prevzamejo celični mehanizem in izdelajo novo virusno RNK in beljakovinski plašč virusa.

Genomi fagov

Genomi fagov so zelo raznoliki. Genetski material je lahko ssRNA (enoverižna RNK), dsRNA (dvoverižna RNK), ssDNA (enoverižna DNK) ali dsDNA (dvoverižna DNK). Dolga je lahko od 5 do 500 kilobaznih parov in je lahko krožno ali linearno razporejena. Bakteriofagi so običajno veliki od 20 do 200 nanometrov.

Genomi fagov lahko vsebujejo le štiri gene, lahko pa tudi več sto genov.

Uporablja

Nekateri znanstveniki in zdravniki so sporočilno RNK uporabili v cepivih za zdravljenje raka in preprečevanje bolezni.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj pomeni RNA?

O: RNA pomeni ribonukleinska kislina.

V: V čem se RNK fizično razlikuje od DNK?

O: RNK vsebuje le eno enojno verigo, medtem ko DNK vsebuje dve med seboj naviti verigi.

V: Katere so različne baze v RNK?

O: Različne baze v RNK so adenin, gvanin, citozin in uracil.

V: Kakšen je vzorec vezi med bazami RNK?

O: Adenin tvori vezi z uracilom, gvanin pa s citozinom.

V: V čem se RNK kemijsko razlikuje od DNK?

O: RNK vsebuje ribozo namesto deoksiriboze, zato je kemijsko bolj reaktivna kot DNK.

V: Kakšna je vloga RNK v celičnih reakcijah?

O: RNK je zaradi svoje kemične reaktivnosti primernejša za sodelovanje v celičnih reakcijah.

V: Kateri virusi uporabljajo RNK kot nosilec genske informacije?

O: Nekateri virusi, zlasti retrovirusi, kot je virus HIV, uporabljajo RNK kot nosilec genetske informacije.