Acido ribonucleico
L'acido ribonucleico, o RNA, è un acido nucleico come il DNA, ma con conseguenti differenze nella sua struttura e funzione. Mentre il DNA è utilizzato per la memorizzazione delle informazioni genetiche, l'RNA è funzionalmente molto più versatile. L'RNA immagazzina e trasferisce informazioni ed è inoltre coinvolto in alcune funzioni enzimatiche fondamentali in complessi con le proteine. In effetti, l'RNA potrebbe essere molto più antico del DNA, il che potrebbe rappresentare una specializzazione ristretta.
Qui impareremo i fatti più importanti sulla chimica dell'RNA.
Ribonucleotidi
Le unità monomeriche dell'RNA sono i ribonucleotidi, che sono costituiti da uno zucchero ribosio, un gruppo fosfato e una delle quattro nucleobasi. Il gruppo fosfato è attaccato all'atomo di carbonio 5' del ribosio, mentre la rispettiva base è collegata al carbonio 1'. I composti che consistono solo di uno zucchero ribosio e di una nucleobase sono chiamati nucleosidi.
Nucleobasi
Le quattro basi standard dell'RNA possono essere divise in due tipi, purine e pirimidine. La citosina (C) e l'uracile (U) sono pirimidine con la loro tipica struttura ad anello singolo, contenente due atomi di azoto al suo interno. La connessione con il ribosio si forma all'azoto inferiore in questa rappresentazione.
Le basi puriniche adenina (A) e guanina (G) consistono ciascuna di due anelli contenenti azoto. In questa rappresentazione l'azoto in basso a sinistra di ogni purina è attaccato al ribosio.
Trifosfati nucleosidici
Mentre i nucleotidi sono le unità monomeriche dell'RNA, la loro polimerizzazione avviene attraverso i rispettivi precursori, cioè i trifosfati nucleosidici. Queste molecole, specialmente l'adenosina trifosfato (ATP), hanno anche ruoli molto importanti nel trasferimento di energia e nella segnalazione cellulare.
Polimerizzazione dell'RNA
La polimerizzazione dell'RNA, cioè la connessione dei ribonucleotidi, avviene tra il gruppo idrossile (OH) 3' del ribosio di una terminazione di RNA esistente o di un singolo ribonucleotide e il gruppo fosfato che è attaccato al carbonio 5' di un nucleoside trifosfato in arrivo. Durante la formazione del legame, due gruppi fosfato vengono rilasciati come difosfato (PPᵢ), che contemporaneamente fornisce energia per la reazione stessa.
Struttura dell'RNA
Il filamento di RNA risultante è continuamente collegato dal suo scheletro zucchero-fosfato, mentre le nucleobasi si estendono ai lati del filamento, che ha una struttura elicoidale complessiva. Un'estremità dell'RNA termina con un gruppo fosfato, che è attaccato al carbonio 5' dello zucchero ribosio. Pertanto, è chiamata l'estremità 5' dell'RNA. L'estremità opposta termina con un 3' OH libero ed è quindi chiamata estremità 3'. Ulteriori nucleotidi possono essere aggiunti solo all'estremità 3' di un RNA.
Accoppiamento di basi dell'RNA
L'RNA è generalmente a singolo filamento, al contrario del DNA, il che significa che due filamenti di RNA normalmente non si accoppiano per tutta la loro lunghezza. Tuttavia, i filamenti di RNA si ripiegano comunemente attraverso l'accoppiamento di basi specifiche che formano legami a idrogeno. Possono verificarsi solo due diversi accoppiamenti di basi, cioè A-U e G-C. A e U formano due legami a idrogeno, mentre G e C formano tre legami a idrogeno, rendendo l'ultimo accoppiamento leggermente più stabile.
Piegatura dell'RNA
In questo modo, le molecole di RNA possono formare strutture secondarie ben definite che sono cruciali per la loro funzione. Un esempio importante sono gli RNA di trasferimento (tRNA). La struttura bidimensionale di ripiegamento dei tRNA è la tipica forma a foglia di trifoglio con tre anelli specifici e un quarto anello variabile di basi non appaiate, mentre gli steli o le braccia sono regioni a base appaiata e localmente a doppio filamento. L'effettiva struttura tridimensionale, raffigurata sulla destra, è più complicata, poiché c'è un ulteriore ripiegamento dei diversi bracci.
