Kwas rybonukleinowy
Kwas rybonukleinowy (RNA) jest kwasem nukleinowym, podobnie jak DNA, ale różni się od niego strukturą i funkcją. Podczas gdy DNA służy do przechowywania informacji genetycznej, RNA jest funkcjonalnie o wiele bardziej wszechstronny. RNA przechowuje i przekazuje informacje, a ponadto jest zaangażowany w niektóre podstawowe funkcje enzymatyczne w kompleksach z białkami. W rzeczywistości RNA może być znacznie starsze niż DNA, co może reprezentować wąską specjalizację.
W tym miejscu poznamy najważniejsze fakty dotyczące chemii RNA.
Rybonukleotydy
Jednostkami monomerycznymi RNA są rybonukleotydy, które zbudowane są z cukru rybozy, grupy fosforanowej i jednej z czterech nukleobaz. Grupa fosforanowa przyłączona jest do 5' atomu węgla rybozy, natomiast odpowiednia zasada przyłączona jest do 1' węgla. Związki, które składają się tylko z cukru rybozy i nukleobazy nazywane są nukleozydami.
Nukleobazy
Cztery standardowe zasady RNA można podzielić na dwa rodzaje, puryny i pirymidyny. Cytozyna (C) i uracyl (U) są pirymidynami o typowej strukturze pojedynczego pierścienia, zawierającego w sobie dwa atomy azotu. Połączenie z rybozą jest w tym rysunku utworzone przy dolnym azocie.
Zasady purynowe adenina (A) i guanina (G) składają się z dwóch pierścieni zawierających azot. W tym przedstawieniu lewy dolny azot każdej puryny jest przyłączony do rybozy.
Trifosforany nukleozydów
Podczas gdy nukleotydy są monomerycznymi jednostkami RNA, ich polimeryzacja zachodzi dzięki odpowiednim prekursorom, a mianowicie trójfosforanom nukleozydów. Cząsteczki te, zwłaszcza trójfosforan adenozyny (ATP), odgrywają również bardzo ważną rolę w przekazywaniu energii i sygnalizacji komórkowej.
Polimeryzacja RNA
Polimeryzacja RNA, czyli łączenie rybonukleotydów, zachodzi pomiędzy 3' grupą hydroksylową (OH) rybozy istniejącego terminusa RNA lub pojedynczego rybonukleotydu a grupą fosforanową, która jest przyłączona na 5' węglu wchodzącego trójfosforanu nukleozydu. Podczas tworzenia wiązania dwie grupy fosforanowe są uwalniane jako difosforan (PPᵢ), co jednocześnie dostarcza energii dla samej reakcji.
Struktura RNA
Powstała w ten sposób nić RNA jest w sposób ciągły połączona szkieletem cukrowo-fosforanowym, a nukleobazy sięgają na boki nici, która ma ogólną strukturę spiralną. Jeden z terminusów RNA zakończony jest grupą fosforanową, która przyłączona jest do węgla 5' cukru rybozy. Dlatego nazywany jest 5' końcem RNA. Przeciwległy terminus kończy się wolnym 3' OH i stąd nazywany jest 3' końcem. Dodatkowe nukleotydy mogą być dodane tylko do 3' końca RNA.
Parowanie zasad RNA
RNA, w przeciwieństwie do DNA, jest na ogół jednoniciowe, co oznacza, że dwie nici RNA zwykle nie łączą się w pary na całej swojej długości. Jednakże nici RNA często zaginają się dzięki parowaniu określonych zasad, które tworzą wiązania wodorowe. Mogą wystąpić tylko dwa różne parowania zasad, a mianowicie A-U i G-C. A i U tworzą dwa wiązania wodorowe, podczas gdy G i C tworzą trzy wiązania wodorowe, co sprawia, że to drugie sparowanie jest nieco bardziej stabilne.
Składanie RNA
W ten sposób cząsteczki RNA mogą tworzyć dobrze zdefiniowane struktury drugorzędowe, które są kluczowe dla ich funkcji. Ważnym przykładem są transferowe RNA (tRNA). Dwuwymiarowa struktura tRNA to typowy kształt liścia koniczyny z trzema specyficznymi pętlami i czwartą zmienną pętlą niesparowanych zasad, podczas gdy łodygi lub ramiona są sparowane zasadami i lokalnie dwuniciowe. Rzeczywista struktura trójwymiarowa, przedstawiona po prawej stronie, jest bardziej skomplikowana, ponieważ występuje dodatkowe składanie różnych ramion.
