Рибонуклеиновая кислота
Рибонуклеиновая кислота, или РНК, - это такая же нуклеиновая кислота, как и ДНК, но с существенными различиями в ее структуре и функциях. Если ДНК используется для хранения генетической информации, то РНК функционально гораздо более универсальна. РНК хранит и передает информацию, а также участвует в некоторых фундаментальных ферментативных функциях в комплексе с белками. Фактически, РНК может быть намного старше ДНК, что может представлять собой узкую специализацию.
Здесь мы узнаем самые важные факты о химии РНК.
Рибонуклеотиды
Мономерными единицами РНК являются рибонуклеотиды, состоящие из сахара рибозы, фосфатной группы и одного из четырёх азотистых оснований. Фосфатная группа присоединена к 5' атому углерода рибозы, а соответствующее основание — к 1' атому углерода. Соединения, состоящие только из рибозы и азотистого основания, называются нуклеозидами.
Нуклеобазы
Четыре стандартных основания РНК можно разделить на два типа - пурины и пиримидины. Цитозин (C) и урацил (U) - пиримидины с типичной однокольцевой структурой, содержащей два атома азота. На этом рисунке связь с рибозой образуется у нижнего азота.
Пуриновые основания аденин (A) и гуанин (G) состоят из двух азотсодержащих колец. На этом рисунке левый нижний азот каждого пурина присоединен к рибозе.
Нуклеозидтрифосфаты
Хотя нуклеотиды являются мономерными единицами РНК, их полимеризация происходит через соответствующие предшественники, а именно нуклеозидтрифосфаты. Эти молекулы, особенно аденозинтрифосфат (АТФ), также играют очень важную роль в переносе энергии и клеточной сигнализации.
Полимеризация РНК
Полимеризация РНК, то есть соединение рибонуклеотидов, происходит между 3'-гидроксильной группой (OH) рибозы на конце существующей РНК или отдельного рибонуклеотида и фосфатной группой, присоединённой к 5' атому углерода входящего нуклеозидтрифосфата. При образовании связи две фосфатные группы высвобождаются в виде дифосфата (PPᵢ), что одновременно обеспечивает энергию для реакции.
Структура РНК
Образующаяся цепь РНК непрерывно соединена сахарофосфатным остовом, а азотистые основания выступают в сторону от цепи, которая в целом имеет спиральную структуру. Один конец РНК заканчивается фосфатной группой, присоединённой к 5' атому углерода рибозы, поэтому он называется 5'-концом. Противоположный конец имеет свободную 3'-OH-группу и называется 3'-концом. Дополнительные нуклеотиды могут присоединяться только к 3'-концу РНК.
Спаривание оснований РНК
В отличие от ДНК, РНК обычно одноцепочечная, то есть две нити РНК обычно не образуют пары по всей своей длине. Однако нити РНК обычно сворачиваются, благодаря сопряжению определенных оснований, которые образуют водородные связи. При этом могут возникать только две пары оснований, а именно A-U и G-C. A и U образуют две водородные связи, а G и C - три водородные связи, что делает последнюю пару немного более стабильной.
Сворачивание РНК
Таким образом, молекулы РНК могут образовывать четко определенные вторичные структуры, которые имеют решающее значение для их функционирования. Важным примером являются трансферные РНК (тРНК). Двумерная складчатая структура тРНК представляет собой типичную форму листа клевера с тремя определенными петлями и четвертой переменной петлей из неспаренных оснований, в то время как стебли или руки представляют собой парные основания и локально двухцепочечные участки. Фактическая трехмерная структура, изображенная справа, более сложна, поскольку существует дополнительное складывание различных плеч.
