Ριβονουκλεϊκό οξύ

ο Ριβονουκλεϊκό οξύ έχει παρόμοια δομή με το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA). Ως φορέας γενετικών πληροφοριών, ωστόσο, παίζει μόνο δευτερεύοντα ρόλο. Ως buffer για πληροφορίες, χρησιμεύει, μεταξύ άλλων, ως μεταφραστής και μεταδότης του γενετικού κώδικα από DNA σε πρωτεΐνη.

Τι είναι το ριβονουκλεϊκό οξύ;

Το ριβονουκλεϊκό οξύ συντομεύεται στα αγγλικά και στα γερμανικά ως RNA καθορισμένο. Η δομή του είναι παρόμοια με αυτή του DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ). Σε αντίθεση με το DNA, ωστόσο, αποτελείται μόνο από έναν κλώνο. Ο στόχος τους είναι, μεταξύ άλλων, η μετάδοση και μετάφραση του γενετικού κώδικα στη βιοσύνθεση των πρωτεϊνών.

Ωστόσο, το RNA εμφανίζεται σε διαφορετικές μορφές και εκτελεί επίσης διαφορετικές εργασίες. Τα μικρότερα μόρια RNA δεν έχουν καθόλου γενετικό κώδικα, αλλά είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά ορισμένων αμινοξέων. Το ριβονουκλεϊκό οξύ δεν είναι τόσο σταθερό όσο το DNA επειδή δεν έχει μακροχρόνια λειτουργία αποθήκευσης για τον γενετικό κώδικα. Στην περίπτωση του mRNA, για παράδειγμα, χρησιμεύει μόνο ως buffer έως ότου ολοκληρωθεί η μετάδοση και η μετάφραση.

Ανατομία & δομή

Το ριβονουκλεϊκό οξύ είναι μια αλυσίδα που αποτελείται από πολλά νουκλεοτίδια. Το νουκλεοτίδιο αποτελείται από μια σύνδεση μεταξύ υπολειμμάτων φωσφορικών, ζάχαρης και βάσης αζώτου. Οι βάσεις αζώτου η αδενίνη, η γουανίνη, η κυτοσίνη και η ουρακίλη συνδέονται καθεμιά με ένα υπόλειμμα σακχάρου (ριβόζη). Η ζάχαρη με τη σειρά της εστεροποιείται σε δύο μέρη με ένα υπόλειμμα φωσφορικών και σχηματίζει μια γέφυρα μαζί του.

Η βάση αζώτου βρίσκεται στην αντίθετη θέση από το σάκχαρο. Τα υπολείμματα ζάχαρης και φωσφορικών εναλλάσσονται και σχηματίζουν μια αλυσίδα. Οι βάσεις αζώτου επομένως δεν συνδέονται άμεσα μεταξύ τους, αλλά κάθονται στο πλάι της ζάχαρης. Τρεις διαδοχικές βάσεις αζώτου ονομάζονται τρίδυμα και περιέχουν τον γενετικό κώδικα για ένα συγκεκριμένο αμινοξύ. Αρκετά τρίδυμα στη σειρά κωδικοποιούν πολυπεπτίδιο ή πρωτεΐνη αλυσίδα.

Σε αντίθεση με το DNA, το σάκχαρο περιέχει μια ομάδα υδροξυλίου στη θέση 2 'αντί ενός ατόμου υδρογόνου. Επιπλέον, η θυμίνη βάσης αζώτου ανταλλάσσεται με ουρακίλη στο RNA. Λόγω αυτών των μικρών χημικών αποκλίσεων, το RNA, σε αντίθεση με το DNA, είναι συνήθως μόνο μονόκλωνο. Η ομάδα υδροξυλίου στη ριβόζη διασφαλίζει επίσης ότι το ριβονουκλεϊκό οξύ δεν είναι τόσο σταθερό όσο το DNA. Η συναρμολόγηση και η αποσυναρμολόγηση πρέπει να είναι ευέλικτες επειδή οι πληροφορίες που πρέπει να διαβιβάζονται αλλάζουν συνεχώς.

Λειτουργία & εργασίες

Το ριβονουκλεϊκό οξύ εκτελεί πολλές εργασίες. Ως μακροχρόνια μνήμη για τον γενετικό κώδικα, συνήθως δεν είναι αμφίβολο. Μόνο σε ορισμένους ιούς το RNA χρησιμεύει ως φορέας γενετικών πληροφοριών. Στα άλλα ζωντανά όντα αυτό το έργο αναλαμβάνεται από το DNA. Το RNA λειτουργεί, μεταξύ άλλων, ως πομπός και μεταφραστής του γενετικού κώδικα στη βιοσύνθεση των πρωτεϊνών.

Το mRNA είναι υπεύθυνο για αυτό. Μεταφρασμένο, mRNA σημαίνει messenger RNA ή messenger RNA. Αντιγράφει τις πληροφορίες σε ένα γονίδιο και τις μεταφέρει στο ριβόσωμα, όπου συντίθεται μια πρωτεΐνη χρησιμοποιώντας αυτές τις πληροφορίες. Τρία παρακείμενα νουκλεοτίδια σχηματίζουν το λεγόμενο κωδικόνιο, το οποίο αντιπροσωπεύει ένα συγκεκριμένο αμινοξύ. Με αυτόν τον τρόπο, μια πολυπεπτιδική αλυσίδα αμινοξέων δημιουργείται σταδιακά. Τα μεμονωμένα αμινοξέα μεταφέρονται στο ριβόσωμα μέσω του tRNA (RNA μεταφοράς). Το tRNA έτσι λειτουργεί ως βοηθητικό μόριο στη βιοσύνθεση της πρωτεΐνης. Ως ένα άλλο μόριο RNA, το rRNA (ριβοσωμικό RNA) εμπλέκεται στη δομή των ριβοσωμάτων.

Περαιτέρω παραδείγματα είναι το asRNA (αντιπληροφοριακό RNA) για τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης, το hnRNA (ετερογενές πυρηνικό RNA) ως πρόδρομος του ώριμου mRNA, οι ριβοζύμες για ρύθμιση γονιδίων, τα ριβοένζυμα για την κατάλυση βιοχημικών αντιδράσεων και πολλά άλλα. Τα μόρια RNA δεν πρέπει να είναι σταθερά επειδή χρειάζονται διαφορετικά αντίγραφα σε διαφορετικούς χρόνους. Τα διαχωρισμένα νουκλεοτίδια ή ολιγομερή χρησιμοποιούνται συνεχώς για τη νέα σύνθεση του RNA. Σύμφωνα με την παγκόσμια υπόθεση RNA του Walter Gilbert, τα μόρια RNA σχημάτισαν τους προδρόμους όλων των οργανισμών. Ακόμα και σήμερα είναι οι μόνοι φορείς του γενετικού κώδικα ορισμένων ιών.

Ασθένειες

Σε σχέση με ασθένειες, τα ριβονουκλεϊκά οξέα παίζουν ρόλο στο βαθμό που πολλοί ιοί έχουν μόνο RNA ως γενετικό υλικό τους. Εκτός από τους ιούς DNA, υπάρχουν επίσης ιοί με μονόκλωνο ή δίκλωνο RNA. Έξω από έναν ζωντανό οργανισμό, ένας ιός είναι εντελώς ανενεργός. Δεν έχει το δικό του μεταβολισμό. Ωστόσο, εάν ένας ιός έρθει σε επαφή με τα κύτταρα του σώματος, ενεργοποιούνται οι γενετικές πληροφορίες του DNA ή του RNA του. Ο ιός αρχίζει να πολλαπλασιάζεται με τη βοήθεια των οργανικών κυττάρων του ξενιστή.

Το κύτταρο ξενιστής επαναπρογραμματίζεται από τον ιό για την παραγωγή μεμονωμένων συστατικών ιών. Το γενετικό υλικό του ιού εισέρχεται στον πυρήνα των κυττάρων. Εκεί ενσωματώνεται στο DNA του κυττάρου ξενιστή, με νέους ιούς να δημιουργούνται συνεχώς. Οι ιοί αποβάλλονται από το κύτταρο. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται έως ότου πεθάνει το κελί. Στην περίπτωση ιών RNA, οι γενετικές πληροφορίες του RNA μεταγράφονται στο DNA χρησιμοποιώντας το ένζυμο αντίστροφη μεταγραφάση. Οι ρετροϊοί είναι μια ειδική μορφή ιών RNA. Για παράδειγμα, ο ιός ΗΙ είναι ένας από τους ρετροϊούς. Σε ρετροϊούς, επίσης, η αντίστροφη μεταγραφάση ενζύμου εξασφαλίζει τη μεταφορά των γενετικών πληροφοριών του μονόκλωνου RNA στο DNA του κυττάρου ξενιστή.

Εκεί δημιουργούνται νέοι ιοί που αφήνουν το κύτταρο χωρίς να καταστρέφονται. Νέοι ιοί σχηματίζονται συνεχώς, οι οποίοι επιτίθενται συνεχώς σε άλλα κύτταρα. Οι ρετροϊοί είναι πολύ ευαίσθητοι σε μετάλλαξη και επομένως είναι δύσκολο να καταπολεμηθούν. Ένας συνδυασμός διαφόρων συστατικών όπως αναστολείς ανάστροφης μεταγραφάσης και αναστολείς πρωτεάσης χρησιμοποιείται ως θεραπεία.