Az rns funkciói a sejtben: tárolás, energia, összehúzódás

A molekuláris biológia központi dogmája feltételezi, hogy a DNS tartalmazza az összes fehérje kódolásához szükséges információt, és három különböző típusú RNS-t passzívan átalakítja ezt a kódot polipeptidekké. Különösen a messenger RNS (mRNS) továbbítja a fehérjetervet a sejt DNS-éből a riboszómáiba, amelyek" gépek", amelyek szabályozzák a fehérjeszintézist. Az RNS (tRNS) ezután átviszi a megfelelő aminosavakat a riboszómába, hogy beépüljön az új fehérjébe. Eközben maguk a riboszómák főleg riboszomális RNS (rRNS) molekulákból állnak.

Azonban a DNS szerkezetének első kifejlesztése óta eltelt fél évszázadban a tudósok megtudták, hogy az RNS sokkal nagyobb szerepet játszik, mint a fehérjeszintézisben való részvétel. Például azt találták, hogy sokféle RNS katalitikus, Vagyis biokémiai reakciókat hajtanak végre ugyanúgy, mint az enzimek. Ezenkívül azt találták, hogy az RNS sok más fajtája komplex szabályozó szerepet tölt be a sejtekben.

Így az RNS-molekulák számos szerepet játszanak mind a normál sejtfolyamatokban, mind a fájdalmas körülmények között. Általában azokat az RNS-molekulákat, amelyek nem mRNS formában vannak, nem kódolónak nevezik, mert nem kódolják a fehérjéket. A nem kódoló mRNS—ek részvétele számos szabályozási folyamatban. A funkciók elterjedtsége és sokfélesége azt a hipotézist eredményezte, hogy az "RNS világ" megelőzheti a DNS és az RNS funkciók fejlődését a sejtben, a fehérje bioszintézisében való részvételt.

Nem kódoló RNS-ek eukariótákban

Az eukariótákban többféle nem kódoló RNS létezik. Leginkább RNS-t (tRNS) és riboszomális RNS-t (rRNS)hordoznak. Mint korábban említettük, mind a tRNS, mind az rRNS fontos szerepet játszik az mRNS fehérjékké történő transzlációjában. Például Francis Crick olyan adaptív RNS-molekulák létezését javasolta, amelyek kötődhetnek az mRNS nukleotid kódjához, ezáltal megkönnyítve az aminosavak átadását a növekvő polipeptidláncokba.

Hoagland et al. (1958) valóban megerősítette, hogy a sejtes RNS egy bizonyos része kovalensen kötődik az aminosavakhoz. Később az a tény, hogy az rRNS a riboszómák szerkezeti összetevőjének bizonyult, azt sugallta, hogy a tRNS-hez hasonlóan az rRNS sem kódol.

Az rRNS és a tRNS mellett számos más nem kódoló RNS is található az eukarióta sejtekben. Ezek a molekulák segítenek az RNS számos fontos energiatároló funkciójában a sejtben, amelyeket még mindig felsorolnak és meghatároznak. Ezeket az RNS-eket gyakran kis szabályozó RNS-eknek (srns-eknek) nevezik, az eukariótákban pedig számos alkategóriába sorolták őket. A szabályozó RNS-ek együttesen a komplementer bázispárosítás, a fehérjékkel való komplexitás és saját enzimatikus aktivitásuk kombinációján keresztül mutatják ki hatásukat.

Kis nukleáris RNS-ek

A kis szabályozó RNS-ek egyik fontos alkategóriája az úgynevezett molekulákból áll kis nukleáris RNS-ek (snrns-ek). Ezek a molekulák fontos szerepet játszanak az RNS splicing génszabályozásában. az snrns-ek a magban találhatók, és általában szorosan kapcsolódnak az snrnp-knek nevezett komplexekben lévő fehérjékhez (kis nukleáris ribonukleoproteinek, néha "snurps" - nek nevezik). A leggyakoribb ezek a molekulák részecskék U1, U2, U5 és U4 / U6, amelyek részt vesznek a splicing pre-mRNS alkotnak Érett mRNS.

microrns

A kutatók számára nagy érdeklődésre számot tartó másik téma a mikroRNS-ek (mikroRNS-ek), amelyek kicsi szabályozó RNS-ek, körülbelül 22-26 nukleotid hosszúak. A miRNS-ek létezését és kontraktilis RNS-funkcióikat a sejtben a génszabályozásban kezdetben a C fonálféregben fedezték fel. elegans (Lee és mtsai., 1993; Wightman et al., 1993). A miRNS felfedezése óta számos más fajban azonosították őket, beleértve a legyeket, egereket és embereket. Eddig több száz mikroRNS-t azonosítottak. Lehet, hogy több (ő & Hannon, 2004).

kimutatták, hogy a mikroRNS-ek gátolják a génexpressziót a transzláció elnyomásával. Például a C által kódolt miRNS-ek. az elegans, a lin-4 és a let-7 kötődik mRNS-célpontjaik 3 ` - LE nem fordított régiójához, megakadályozva a funkcionális fehérjék képződését bizonyos esetekben szakaszok a lárva fejlődése. Eddig úgy tűnik, hogy a vizsgált mikroRNS-ek többsége szabályozza a génexpressziót azáltal, hogy az mRNS-célpontokhoz kötődik a tökéletlen bázispárosítás és a transzláció későbbi gátlása révén, bár néhány kivételt megfigyeltek.

További vizsgálatok azt mutatják, hogy a mikroRNS-ek fontos szerepet játszanak a rákban és más betegségekben is. Például a Mir-155 faj Burkitt limfómából származó B-sejtekkel gazdagodik, szekvenciája pedig korrelál egy ismert kromoszómális transzlokációval (DNS-csere a kromoszómák között).

Kis zavaró RNS-ek

A kis interferáló RNS-ek (miRNS-ek) az RNS-ek egy másik osztályát képviselik. Bár ezek a molekulák csak 21-25 bázispár hosszúak, a génexpresszió elnyomására is szolgálnak. Különösen egy kettős szálú miRNS molekula egyik lánca szerepelhet a RISC nevű komplexben. Ez az RNS-tartalmú komplex ezután gátolhatja egy mRNS-molekula transzkripcióját, amelynek szekvenciája komplementer az RNS-komponensével.

a miRNS-eket először az RNS-interferenciában való részvételükkel azonosították (RNAi). Védelmi mechanizmusként alakulhatnak ki a kettős szálú RNS vírusok ellen. az siRNS-ek hosszabb átiratokból származnak, hasonló folyamatban, mint amellyel a miRNS-ek előfordulnak, és mindkét típusú RNS-feldolgozás ugyanazt az enzimet, a Dicer-t foglalja magában. Úgy tűnik, hogy ez a két osztály különbözik az elnyomás mechanizmusában, de találtak olyan kivételeket, amelyekben a siRNS-ek a miRNS-ekre jellemzőbb viselkedést mutatnak, és fordítva & Hannon, 2004).

Kis Nukleoláris RNS-Ek

Az eukarióta magon belül a nucleolus az a szerkezet, amelyben az rRNS feldolgozása és a riboszomális összeszerelés zajlik. A kis nukleoláris RNS-eknek (snoRNAs) nevezett molekulákat izolálták a nukleoláris kivonatokból, mivel ebben a szerkezetben bőségesek. Ezek a molekulák az rRNS molekulák feldolgozására szolgálnak, ami gyakran specifikus nukleozidok metilációjához és pszeudouridilezéséhez vezet. A módosításokat a snornák két osztályának egyike közvetíti: C / D-box vagy H / ACA-box családok, amelyek általában metilcsoportok hozzáadásával vagy az uradin izomerizációjával járnak éretlen rRNS molekulákban.

Nem kódoló RNS-ek prokariótákban

Az eukarióták azonban nem vezették a piacot nem kódoló RNS-ekbe, amelyek a sejtben az RNS specifikus szabályozó energiafunkcióival rendelkeznek. A baktériumok a kis szabályozó RNS-ek osztályával is rendelkeznek. A bakteriális rRNS-ek részt vesznek a virulenciától a növekedéstől az álló fázisig terjedő folyamatokban, amelyek akkor fordulnak elő, amikor egy baktérium olyan helyzetben van, mint a tápanyaghiány.

A bakteriális rRNS egyik példája az Escherichia coliban található 6S RNS. Ezt a molekulát jól jellemezték, kezdeti szekvenálására 1980-ban került sor. A 6S RNS sok esetben konzerválódik bakteriális fajok, , jelezve annak fontos szerepét a génszabályozásban.

Kimutatták, hogy az RNS befolyásolja az RNS polimeráz (RNCP) aktivitását, amely molekula átírja a messenger RNS-t a DNS-ből. A 6S RNS gátolja ezt az aktivitást azáltal, hogy kötődik egy polimeráz alegységhez, amely stimulálja a transzkripciót a növekedés során. Ennek a mechanizmusnak köszönhetően a 6S RNS gátolja az aktív növekedést serkentő gének expresszióját, és segíti a sejteket az álló fázisba való belépésben (Jabri, 2005).

Riboswitches

A gének szabályozását — mind a prokariótákban, mind az eukariótákban-az RNS szabályozó elemei befolyásolják riboswitchek (vagy RNS kapcsolók). A Riboswitches olyan RNS-érzékelők, amelyek érzékelik és reagálnak környezetvédelmi vagy metabolikus jeleket, és ennek megfelelően befolyásolják a génexpressziót.

Ennek a csoportnak egy egyszerű példája a Listeria monocytogenes bakteriális kórokozó virulencia génjeiben található RNS hőérzékelő. Amikor ez a baktérium belép a gazdaszervezetbe, a gazdatest belsejében megnövekedett hőmérséklet megolvasztja a szegmens másodlagos szerkezetét a bakteriális prfA gén által termelt mRNS 5`-nem lefordított régiójában. Ennek eredményeként változások vannak a másodlagos struktúrában.

Kimutatták, hogy további riboswitchek reagálnak a különböző organizmusok hő-és hideg sokkjaira, valamint szabályozzák a metabolitok, például a cukrok és az aminosavak szintézisét. Bár úgy tűnik, hogy a riboswitches gyakoribb a prokariótákban, sokukat eukarióta sejtekben is megtalálták.