ARN Fungsi, Struktur dan Jenis

Dia RNA atau RNA (Asam ribonukleat) adalah jenis asam nukleat yang ada dalam organisme eukariotik, prokariot dan virus. Ini adalah polimer nukleotida yang mengandung empat jenis basa nitrogen dalam strukturnya: adenin, guanin, sitosin, dan urasil.

RNA umumnya ditemukan sebagai pita tunggal (kecuali dalam beberapa virus), dalam linier atau membentuk serangkaian struktur kompleks. Faktanya, RNA memiliki dinamisme struktural yang tidak diamati pada baling -baling DNA ganda. Berbagai jenis RNA memiliki fungsi yang sangat bervariasi.

RNA ribosom adalah bagian dari ribosom, struktur yang bertanggung jawab untuk sintesis protein dalam sel. Fungsi RNA messenger sebagai perantara dan mengangkut informasi genetik ke ribosom, yang menerjemahkan pesan dari urutan nukleotida ke asam amino.

Transfer RNA bertanggung jawab untuk mengaktifkan dan mentransfer berbagai jenis asam amino -20 dalam ribosoma total ke. Ada molekul RNA transfer untuk setiap asam amino yang mengenali urutan dalam RNA messenger.  

Selain itu, ada jenis RNA lain yang tidak terlibat langsung dalam sintesis protein dan berpartisipasi dalam regulasi gen.

Struktur

Unit dasar RNA adalah nukleotida. Setiap nukleotida dibentuk oleh basa nitrogen (adenin, guanin, sitosin dan urasil), pentosa dan gugus fosfat.

Nukleotida

Basis nitrogen berasal dari dua senyawa fundamental: pirimidin dan purin.

Basis yang berasal dari purin adalah adenin dan guanin dan pangkalan yang berasal dari pirimidin adalah sitosin dan urasil. Meskipun ini adalah basa yang paling umum, asam nukleat juga dapat menghadirkan jenis basa lain yang lebih jarang.

Adapun pentosa, mereka adalah unit D-Ribyan. Oleh karena itu, nukleotida yang membentuk RNA disebut "ribonukleotida".

Rantai RNA

Nukleotida disatukan oleh hubungan kimia yang melibatkan kelompok fosfat. Untuk membentuknya, gugus fosfat 5 'nukleotida terkait dengan gugus hidroksil (-OH) di ujung 3' dari nukleotida berikut, sehingga menciptakan tautan tipe fosfodiester.

Di seluruh rantai asam nukleat, ikatan fosfodiester memiliki orientasi yang sama. Oleh karena itu, ada polaritas untai, membedakan antara 3 'dan akhir 5'.

Dengan konvensi, struktur asam nukleat diwakili dengan ujung 5 'di sebelah kiri dan kanan 3'.

Produk RNA dari transkrip DNA adalah rantai pita sederhana yang berbelok ke kanan, dalam konformasi heliks karena susunan pangkalan. Interaksi antara purin jauh lebih besar dari interaksi antara dua pirimidin, karena ukuran yang sama.

Dalam RNA Anda tidak dapat berbicara tentang struktur sekunder tradisional dan referensi, seperti baling -baling ganda DNA. Struktur tiga dimensi dari masing -masing molekul RNA adalah unik dan kompleks, sebanding dengan protein (secara logis, kami tidak dapat mengglobalisasi struktur protein).

Memaksa yang menstabilkan RNA

Ada interaksi lemah yang berkontribusi pada stabilisasi RNA, khususnya penumpukan pangkalan, di mana cincin tersebut terletak satu sama lain. Fenomena ini juga berkontribusi pada stabilitas baling -baling DNA.

Jika molekul RNA menemukan urutan komplementer, mereka dapat digabungkan dan membentuk struktur rantai ganda yang berbelok ke kanan. Bentuk dominan adalah tipe A; Adapun bentuk z, mereka hanya dibuktikan di laboratorium, sedangkan Formulir B belum diamati.

Umumnya ada urutan pendek (seperti uugg) yang terletak di ujung RNA dan memiliki kekhasan pembentukan Loop stabil. Urutan ini berpartisipasi dalam lipatan struktur tiga dimensi RNA.

Selain itu, jembatan hidrogen dapat dibentuk di tempat lain yang tidak khas kawin (Au dan CG). Salah satu interaksi ini terjadi antara 2'-OH dari ribosa dengan kelompok lain.

Menjelaskan berbagai struktur yang ditemukan dalam RNA telah berfungsi untuk menunjukkan beberapa fungsi asam nukleat ini.

Jenis dan Fungsi RNA

Ada dua jenis RNA: informasi dan fungsional. RNA yang berpartisipasi dalam sintesis protein termasuk dalam kelompok pertama dan berfungsi sebagai perantara proses; RNA informasi adalah RNA messenger.

Sebaliknya, RNA milik kelas kedua, yang fungsional, tidak menimbulkan molekul protein baru dan RNA itu sendiri adalah produk akhir. Ini adalah RNA transfer dan RNA ribosom.

Dapat melayani Anda: endo agar: apa itu, fondasi, persiapan, penggunaan

Dalam sel mamalia, 80 % RNA adalah RNA ribosom, 15 % adalah transfer RNA dan hanya sebagian kecil yang sesuai dengan RNA messenger. Ketiga jenis ini bekerja secara kooperatif untuk mencapai biosintesis protein.

Ada juga RNA nuklir kecil, RNA sitoplasma kecil dan mikroarn, antara lain. Masing -masing jenis yang paling penting akan dijelaskan secara rinci:

RNA messenger

Pada eukariota, DNA terbatas pada nukleus, sedangkan sintesis protein terjadi pada sitoplasma sel, di mana ribosom ditemukan. Untuk pemisahan spasial ini harus ada mediator yang membawa pesan dari nukleus ke sitoplasma dan molekul itu adalah RNA messenger.

RNA messenger, disingkat RNM, adalah molekul perantara yang berisi informasi yang dikodekan dalam DNA dan menentukan urutan asam amino yang akan menimbulkan protein fungsional.

Istilah messenger RNA diusulkan pada tahun 1961 oleh François Jacob dan Jacques Monod untuk menggambarkan bagian RNA yang mengirimkan pesan dari DNA ke ribosoma.

Proses sintesis RNM dari untai DNA dikenal sebagai transkripsi dan terjadi secara berbeda antara prokariota dan eukariota. 

Ekspresi gen diatur oleh beberapa faktor dan tergantung pada kebutuhan setiap sel. Transkripsi dibagi menjadi tiga tahap: inisiasi, perpanjangan dan penghentian.

Transkripsi

Proses replikasi DNA, yang terjadi di setiap pembelahan sel, salin seluruh kromosom. Namun, proses transkripsi jauh lebih selektif, hanya berurusan dengan pemrosesan segmen spesifik untai DNA dan tidak memerlukan primer.

Di dalam Escherichia coli -Bakteri yang paling banyak dipelajari dalam ilmu biologi- transkripsi dimulai dengan udamanya. Enzim RNA polimerase bertanggung jawab untuk mensintesis RNA dan, seiring transkripsi berlanjut, untai DNA kembali ke bentuk aslinya.

Inisiasi, perpanjangan dan penghentian

Transkripsi tidak dimulai di situs acak dalam molekul DNA; Ada situs khusus untuk fenomena ini, yang disebut promotor. Di dalam DAN. coli RNA polimerase digabungkan dengan pasangan basa di atas daerah putih.

Urutan di mana faktor transkripsi digabungkan cukup terpelihara di antara spesies yang berbeda. Salah satu urutan promosi paling terkenal adalah kotak Tata.

Dalam perpanjangan, enzim RNA polimerase menambahkan nukleotida baru ke ujung 3'-OH, mengikuti alamat 5 'hingga 3'. Kelompok hidroksil bertindak sebagai nukleofil, menyerang alfa fosfat nukleotida yang akan ditambahkan. Reaksi ini melepaskan pirofosfat.

Hanya satu untaian DNA yang digunakan untuk mensintesis RNA messenger, yang disalin dalam alamat 3 'hingga 5' (bentuk antiparalel dari rantai RNA baru). Nukleotida yang akan ditambahkan harus mematuhi perkawinan dasar: u menantikan, dan g dengan c.

RNA polimerase menghentikan proses ketika menemukan daerah kaya dalam sitosin dan guanina. Akhirnya, molekul RNA messenger baru dipisahkan dari kompleks.

Transkripsi dalam prokariota

Dalam prokariota, molekul RNA messenger dapat mengkodekan lebih dari satu protein.

Ketika RNM mengkodekan secara eksklusif untuk protein atau polipeptida, itu disebut mRNA monokistronik, tetapi jika Anda mengkode lebih dari satu produk protein, ARNM bersifat polystonic (perhatikan bahwa dalam konteks ini istilah cistron mengacu pada gen).

Transkripsi dalam eukariota

Dalam organisme eukariotik, sebagian besar RNA adalah monokistronik dan mesin transkripsional jauh lebih kompleks adalah garis keturunan organisme ini. Mereka ditandai dengan memiliki tiga polimerase, RNA I, II dan III yang digambakan, masing -masing dengan fungsi spesifik.

I bertanggung jawab untuk mensintesis pre-archr, II mensintesis RNA messenger dan beberapa RNA khusus. Akhirnya, III bertanggung jawab atas RNA transfer, ribosom 5S dan RNA kecil lainnya.

RNA messenger dalam eukariota

RNA messenger menderita serangkaian modifikasi spesifik dalam eukariota. Yang pertama melibatkan penambahan "caperuza" ke ekstrem 5 '. Secara kimiawi, caperuza adalah residu 7-metilguanin yang berlabuh sampai akhir dengan tautan tipe 5 ', 5'-trifosfat.

Fungsi area ini adalah untuk melindungi RNA dari kemungkinan degradasi oleh ribonucleases (enzim yang mendegradasi RNA dalam komponen yang lebih kecil).

Selain itu, penghapusan ujung 3 'terjadi dan limbah adenin ditambahkan dari 80 menjadi 250. Struktur ini dikenal sebagai polia "ekor" dan berfungsi sebagai zona serikat untuk beberapa protein. Ketika prokariota memperoleh ekor polia cenderung merangsang degradasinya.

Dapat melayani Anda: kain ikat padat: karakteristik dan fungsi

Di sisi lain, messenger ini ditranskripsikan dengan intron. Intron adalah sekuens DNA yang bukan bagian dari gen tetapi "interrupt" itu urutan. Intron tidak diterjemahkan dan karenanya harus dihilangkan dari messenger.

Sebagian besar gen vertebrata memiliki intron, dengan pengecualian gen yang mereka kodekan untuk histones. Demikian pula, jumlah intron dalam suatu gen dapat bervariasi dari beberapa hingga lusinan ini.

Splicing RNA

SPlicing RNA atau proses pemotongan dan penyambungan terdiri dari penghapusan intron dalam RNA messenger.

Beberapa intron yang ditemukan pada gen nuklir atau mitokondria dapat melakukan proses Splicing Tanpa enzim atau bantuan ATP. Sebaliknya, prosesnya dilakukan dengan reaksi transkessterifikasi. Mekanisme ini ditemukan di protozoa bersilia Tetrahymena Thermophila.

Sebaliknya, ada kelompok utusan lain yang tidak dapat memediasi mereka sendiri Splicing, Jadi mereka membutuhkan mesin tambahan. Kelompok ini memiliki jumlah gen nuklir yang cukup tinggi.

Proses dari Splicing Itu dimediasi oleh kompleks protein yang disebut eksplictosome atau cutting complex dan sendi. Sistem ini terdiri dari kompleks RNA khusus yang disebut ribonucleoprotein nuklir kecil (RNP).

Ada lima jenis RNP: U1, U2, U4, U5 dan U6, yang ada di dalam nukleus dan memediasi proses Splicing.

Dia Splicing dapat menghasilkan lebih dari satu jenis protein -ini dikenal sebagai Splicing Alternatif-, karena ekson diperbaiki secara berbeda, menciptakan varietas pembawa pesan arn.

RNA ribosom

RNA ribosom, RNR yang disingkat, ditemukan dalam ribosom dan berpartisipasi dalam biosintesis protein. Oleh karena itu, ini merupakan komponen penting dari semua sel.

RNA ribosom dikaitkan dengan molekul protein (sekitar 100,. Mereka diklasifikasikan tergantung pada koefisien sedimentasi mereka, dilambangkan dengan huruf S unit Svedberg.

Ribosom terdiri dari dua bagian: subunit utama dan subunit minor. Kedua subunit berbeda antara prokariota dan eukariota dalam hal koefisien sedimentasi.

Prokariota memiliki subunit 50 -an besar dan 30 -an kecil.

Gen -gen yang mengkode RNA ribosom berada di dalam nukleolus, area tertentu dari nukleus yang bukan membran. RNA ribosom ditranskripsi di wilayah ini oleh RNA polimerase I.

Dalam sel yang mensintesis sejumlah besar protein; Nukleolus adalah struktur yang menonjol. Namun, ketika sel yang dimaksud tidak memerlukan sejumlah besar produk protein, nukleolus adalah struktur yang hampir tidak terlihat.

Pemrosesan RNA ribosom

Subunit ribosom besar 60s dikaitkan dengan fragmen 28s dan 5.8s. Sehubungan dengan subunit kecil (40 -an), ini dikaitkan dengan 18S.

Di eukariota atas, pra-arsip dikodekan dalam unit transkripsi 45S, yang melibatkan RNA polimerase I. Transkrip ini diproses dalam tulang rusuk ribosom matang 28s, 18s dan 5.8s.

Dengan melanjutkan sintesis, pra-ARNR dikaitkan dengan protein yang berbeda dan membentuk partikel ribonukleoprotein. Ini menderita serangkaian modifikasi selanjutnya yang mencakup metilasi dari gugus 2'-OH dari ribosa dan konversi limbah uridin menjadi pseudouridine.

Wilayah di mana perubahan ini akan terjadi dikendalikan oleh lebih dari 150 molekul RNA nukleolar kecil, yang memiliki kemampuan untuk bergabung dengan pra-archr.

Bertentangan dengan sisa pra-ARNR, 5S ditranskripsikan oleh RNA polimerase III dalam nukleoplasma dan tidak di dalam nukleolus. Setelah disintesis, dibawa ke nukleolus untuk berkumpul dengan 28S dan 5.8s, dengan demikian membentuk unit ribosom.

Pada akhir proses perakitan, subunit ditransfer ke sitoplasma oleh pori -pori nuklir.

Polyribosom

Dapat terjadi bahwa molekul RNA messenger memunculkan beberapa protein pada saat yang sama, bergabung dengan lebih dari satu ribosom. Saat proses terjemahan berlangsung, akhir messenger bebas dan dapat ditangkap oleh ribosom lain, memulai sintesis baru.

Oleh karena itu, adalah umum untuk menemukan ribosom yang dikelompokkan (antara 3 dan 10) dalam molekul RNA messenger tunggal, dan kelompok ini disebut polyribosome.

Transfer RNA

Transfer RNA bertanggung jawab untuk mentransfer asam amino saat proses sintesis protein berlangsung. Mereka terdiri dari sekitar 80 nukleotida (membandingkan RNA messenger, itu adalah molekul "kecil").

Dapat melayani Anda: adaptasi fisiologis

Struktur memiliki lipatan dan salib yang mengingatkan semanggi dengan tiga lengan. Di satu ujung, cincin adenil berada, di mana gugus hidroksil media ribosa penyatuan dengan asam amino yang akan diangkut.

RNA transfer yang berbeda digabungkan secara eksklusif dengan salah satu dari dua puluh asam amino yang membentuk protein; Dengan kata lain, itu adalah kendaraan yang mengangkut blok mendasar protein. Kompleks RNA transfer bersama-sama dengan asam amino disebut amininoacil-arnt.

Selain itu, dalam proses terjemahan - yang terjadi berkat ribosom - setiap transfer RNA mengenali kodon spesifik dalam RNA messenger. Saat dia mengenalinya, asam amino yang sesuai dilepaskan dan menjadi bagian dari peptida yang disintesis.

Untuk mengenali jenis asam amino yang harus dikirim, RNA memiliki "antikodon" yang terletak di daerah tengah molekul. Anticodon ini mampu membentuk ikatan hidrogen dengan basis komplementer yang ada dalam DNA messenger.

Microarn

Microarn atau RNAMI adalah tipe rantai tunggal, antara 21 dan 23 nukleotida, yang fungsinya adalah untuk mengatur ekspresi gen. Karena protein tidak diterjemahkan, biasanya disebut RNA non -coding.

Seperti jenis RNA lainnya, pemrosesan mikroarn adalah kompleks dan melibatkan serangkaian protein.

Microarn muncul dari prekursor yang lebih panjang yang disebut rnemi-pri, berasal dari transkrip pertama gen. Pada inti sel, prekursor ini dimodifikasi dalam kompleks mikroprosesor dan hasilnya adalah pra-arnmi.

Pra-ARNMI adalah 70 garpu nukleotida yang melanjutkan pemrosesan mereka dalam sitoplasma oleh enzim yang disebut Dicer, yang merakit kompleks pembungkaman yang disebabkan oleh RNA (RISC) dan akhirnya RNAMI disintesis.

RNA ini mampu mengatur ekspresi gen, karena mereka saling melengkapi RNA. Ketika mereka melekat pada target mereka, RNEM dapat menekan utusan, atau bahkan menurunkannya. Akibatnya, ribosom tidak dapat diterjemahkan tersebut ditranskripsikan.

Membungkam RNA

Jenis microarn tertentu adalah interferensi kecil RNA (ARNSI), juga disebut pembungkaman RNA. Mereka adalah RNA pendek, antara 20 hingga 25 nukleotida, yang menghambat ekspresi gen tertentu.

Mereka adalah instrumen yang sangat menjanjikan untuk penelitian, karena mereka memungkinkan untuk membungkam gen yang menarik dan dengan demikian mempelajari kemungkinan fungsi mereka.

Perbedaan antara DNA dan RNA

Meskipun DNA dan RNA adalah asam nukleat dan dapat terlihat sangat mirip dengan penglihatan pertama, mereka berbeda dalam beberapa sifat kimianya dan strukturalnya. DNA adalah molekul pita ganda, sedangkan RNA adalah pita sederhana.

Oleh karena itu, RNA adalah molekul yang lebih serbaguna dan dapat mengadopsi berbagai bentuk tiga dimensi. Namun, virus tertentu memiliki pita ganda dalam materi genetiknya.

Dalam nukleotida RNA, molekul gula adalah ribosa, sedangkan dalam DNA itu adalah deoksiribosa, hanya berbeda dengan adanya atom oksigen.

Ikatan fosfodiester dalam kerangka DNA dan RNA rentan terhadap proses hidrolisis yang lambat dan tanpa adanya enzim. Dalam kondisi alkalinitas, RNA dengan cepat dihidrolisis -terima kasih pada gugus hidroksil ekstra -DNA tidak.

Demikian pula, basa nitrogen yang membentuk nukleotida dalam DNA adalah guanin, adenin, timin dan sitosin; Di sisi lain, di RNA, Timina digantikan oleh urasil. Uracil dapat kawin dengan adenine, seperti halnya timina dalam DNA.

Asal dan Evolusi

RNA adalah satu -satunya molekul yang diketahui yang mampu menyimpan informasi dan mengkatalisasi reaksi kimia pada saat yang sama; Oleh karena itu, beberapa penulis mengusulkan bahwa molekul RNA sangat penting dalam asal usul kehidupan. Yang mengejutkan, substrat ribosom adalah molekul RNA lainnya.

Penemuan ribzim menyebabkan redefinisi biokimia "enzim" -karena istilah ini digunakan secara eksklusif untuk protein dengan aktivitas katalitik -, dan membantu mendukung skenario di mana cara hidup pertama yang digunakan sebagai bahan genetik hanya arn RNA RNA.

Referensi

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, dkk. (2002). Biologi molekul sel. Edisi ke -4. New York: Ilmu Garland. Dari DNA ke RNA. Tersedia di: NCBI.Nlm.Nih.Pemerintah
2. Berg, J. M., Stryer, l., & Tymoczko, J. L. (2007). Biokimia. Saya terbalik.
3. Campbell, n. KE., & Reece, J. B. (2007). biologi. Ed. Pan -American Medical.