Ribonukleová kyselina nebo RNA (v angličtině, RNA pro ribonukleové kyseliny ) je nukleové kyseliny přítomné v téměř všech živých bytostí , a také v některých virů . RNA je chemicky velmi blízká DNA a také se obecně syntetizuje v buňkách z šablony DNA, jejíž je kopií. Buňky použít RNA, zejména jako meziprodukt nosič pro geny pro syntézu na proteiny , které potřebují. RNA může plnit celou řadu dalších funkcí, zejména zasáhnout do chemických reakcí z buněčného metabolismu .
Chemicky je RNA lineární polymer tvořený řetězcem nukleotidů . Každý nukleotid obsahuje fosfátovou skupinu , cukr ( ribózu ) a dusíkatou bázi (nebo nukleovou bázi). Nukleotidy jsou navzájem spojeny fosfodiesterovými vazbami . V RNA se nacházejí čtyři nukleové báze: adenin , guanin , cytosin a uracil .
RNA má mnoho podobností s DNA , avšak s některými důležitými rozdíly: ze strukturálního hlediska obsahuje RNA zbytky ribózy, kde DNA obsahuje deoxyribózu , což činí RNA chemicky méně stabilní; navíc je thymin v DNA nahrazen uracilem, který má stejné základní párovací vlastnosti s adeninem. Funkčně se RNA nejčastěji nachází v buňkách v jednořetězcové , tj. Jednořetězcové formě, zatímco DNA je přítomna ve dvou komplementárních řetězcích tvořících dvojitou šroubovici . A konečně, molekuly RNA přítomné v buňkách jsou kratší než DNA genomu , jejich velikost se pohybuje od několika desítek do několika tisíc nukleotidů, oproti několika milionům až několika miliardám nukleotidů pro deoxyribonukleovou kyselinu (DNA).
V buňce je RNA produkována transkripcí z DNA (která se nachází v jádru u eukaryot). RNA je tedy kopií oblasti jednoho z řetězců DNA. Enzymy, které vytvářejí kopii DNA → RNA, se nazývají RNA polymerázy . Takto vyrobené RNA mohou mít tři hlavní typy funkcí: mohou být nositeli genetické informace jednoho nebo více genů kódujících proteiny (jeden pak hovoří o messengerové RNA ), mohou převzít stabilní sekundární a terciární strukturu a provádět katalytické funkce ( například ribozomální RNA ), mohou nakonec sloužit jako vodítko nebo matrice pro katalytické funkce prováděné proteinovými faktory (což je například případ mikroRNA ).
RNA je nukleová kyselina , to znamená molekula složená z řetězce ( polymeru ) nukleotidů . Každá jednotka nukleotidu RNA se skládá z pentózy , ribózy , jejíž atomy uhlíku jsou očíslovány od 1 'do 5', variabilní dusíkové báze nebo nukleové báze a fosfátové skupiny . Nukleobáze je připojen prostřednictvím atomu z dusíku do uhlíku, jeden z ribózy; a fosfátová skupina nukleotidu je navázána na 5 'uhlík. Nukleotidy se navzájem vážou prostřednictvím fosfátových skupin, přičemž fosfátová skupina jednoho nukleotidu (vázaného na 5 'uhlíku) se váže přes fosfodiesterové vazby na 3' uhlíky dalšího nukleotidu.
Čtyři hlavní báze RNA a jediné, které se používají při přenosu RNA, jsou adenin (označený A), uracil (označený jako U), cytosin (označený jako C) a guanin (označený jako G). Ve srovnání s DNA je thymin v DNA nahrazen uracilem v RNA. Rozdíl mezi těmito dvěma bázemi je nahrazení methylové skupiny v poloze 5 thyminu pomocí vodíku atom v uracil. Tato strukturální modifikace nemění vlastnosti párování s adeninem.
Ribozym , zvláště ribozomální RNA a přenos RNA zahrnují jiné modifikované nukleotidy, bylo identifikováno více než sto.
StereochemieStrukturálně, přítomnost atomu kyslíku v poloze 2 'ribózy ovlivňuje konformaci o o furanosové kruhu ribosy. Tento pětatomový heterocykl není rovinný, což vede ke dvěma hlavním cukrovým konformerům , nazývaným C2'-endo a C3'-endo. V RNA, která má atom kyslíku v poloze 2 ', je upřednostňována poloha C3'-endo, která hluboce modifikuje strukturu dvojitých šroubovic obsahujících řetězce RNA. Tyto RNA duplexy tvoří spirálu typu A, odlišnou od té, která je pozorována převážně v konvenční DNA, což je spirála typu B, kde je deoxyribóza v konformaci C2'-endo.
Spirála typu A, kterou si RNA osvojí, když vytvoří duplex, má zcela odlišné geometrické vlastnosti než helix typu B. Za prvé, počet párů bází na otáčku spirály je 11 místo 10 pro DNA ve formě B. Rovina párů bází již není kolmá k ose šroubovice, ale svírá s ní úhel asi 75 °. To má za následek posunutí osy šroubovice, která již neprochází středem párování základen, ale uvnitř hlavní drážky. To indukuje zvětšení průměru šroubovice, která se pohybuje od přibližně 20 Å pro DNA ve formě B po přibližně 26 Å pro RNA ve formě A. Nakonec je hluboce ovlivněna geometrie dvou drážek: hlavní drážka se stává velmi přístupnou, zatímco malá drážka se stává velmi hlubokou, úzkou a sevřenou. To má dopad na to, jak může dvouřetězcová RNA interagovat s proteiny, protože úzkost vedlejší drážky je překážkou v přístupu proteinových ligandů.
Většina přirozeně se vyskytujících RNA je v buňce přítomna v jednořetězcové (jednořetězcové) formě, na rozdíl od DNA, která je ve formě spárovaného dvouřetězce. Tyto RNA vlákna složit hlavně na sebe a tvoří intramolekulární strukturu, která může být velmi stabilní a velmi kompaktní. Základem této struktury je tvorba vnitřních párů mezi doplňkovými bázemi ( A s U , G s C a někdy G s U ). Popis vnitřního párování mezi bázemi RNA se nazývá sekundární struktura . Tuto sekundární strukturu lze doplnit vzdálenými interakcemi, které pak definují trojrozměrnou strukturu nebo terciární strukturu .
Tvorba struktury RNA je velmi často závislá na okolních fyzikálně-chemických podmínek , a zejména na přítomnosti, v roztoku , z dvojmocných kationtů , jako je například hořčík iontů Mg 2+ . Tyto kationty interagují s fosfátovými skupinami páteře a stabilizují strukturu, zejména stíněním elektrostatického odpuzování mezi negativními náboji těchto fosfátů.
Terciární struktura RNA je základem bohatství své činnosti a zejména jejich schopnosti katalyzovat se reakce chemické ( ribozymy ).
Sekundární struktura RNA je popis všech vnitřních dvojic v jednořetězcové molekuly. Tato sada párování indukuje konkrétní topologii , která se skládá ze spirálových oblastí (tyče) a nepárových oblastí (smyčky). Rozšířením sekundární struktura pokrývá také popis této topologie.
Tvorba sekundárních struktur v jednořetězcové RNA je výsledkem existence oblastí obsahujících palindromické sekvence , které se mohou spárovat a lokálně vytvořit strukturu dvojité šroubovice. Například pokud RNA obsahuje následující dvě sekvence : --GUGCCACG ------ CGUGGCAC - , tvoří tyto palindromickou sekvenci, přičemž nukleotidy druhého segmentu jsou po inverzi jejich smyslu komplementární s nukleotidy prvního segmentu čtení; tyto dva segmenty se pak mohou spárovat antiparalelním způsobem za vzniku lokálně duplexní oblasti. Oblast mezi dvěma segmenty tvoří „smyčku“ spojující dva spárované prameny, přičemž toto párování tvoří „tyč“. To se pak označuje jako „vlásenka“ nebo struktura prutové smyčky .
U RNA větší délky mohou existovat složitější struktury, které jsou výsledkem párování několika komplementárních nebo palindromických oblastí . V závislosti na způsobu, jakým jsou tyto různé oblasti „vnořeny“, lze získat různé topologické prvky se spárovanými tyčemi nebo oblastmi a různé typy smyček:
Pro danou sekvenci není vždy jediná stabilní struktura a stává se, že určité RNA mohou přijmout několik alternativních konformací v závislosti na vazbě ligandu ( protein , malá molekula atd.) Nebo na fyzikálně-chemických podmínkách ( iontová síla , pH ). Obecně lze po vytvoření nebo fúzi sekundární struktury RNA následovat spektroskopická měření . Například absorpce bází RNA v ultrafialovém záření je tedy větší v rozloženém stavu než ve složeném stavu (fenomén hyperchromicity ).
Kromě topologie smyček a šroubovic složených ze standardních párů bází může RNA převzít kompaktní trojrozměrnou strukturu nebo terciární strukturu , jako je protein . V rámci této struktury jsou kanonické šroubovice doplněny nekanonickými párováními, tj. Odlišnými od klasických párování, Watson - Crick ( A = U a G ≡ C ) a wobble ( wobble , G = U ). Široká škála takových párů byla pozorována v trojrozměrných strukturách RNA rozlišených rentgenovou krystalografií nebo nukleární magnetickou rezonancí . Existují například párování Hoogsteen a „stříhané“ párování . Existují také interakce báze a ribózy , zejména s 2 ' hydroxylovou skupinou , která může vytvářet vodíkové vazby . Eric Westhof a jeho spolupracovníci navrhli systematické názvosloví všech těchto interakcí . Bylo pozorováno více než 150 typů párování, které byly seskupeny do dvanácti velkých rodin. Tyto nekanonické páry vždy zahrnují vodíkové vazby mezi bázemi, které jsou koplanární , jako u párů Watson-Crick.
Interakce na velké vzdálenostiMezi vzdálenými oblastmi sekundární struktury, často umístěnými ve smyčkách, může nastat kanonické nebo nekanonické párování, což umožňuje stabilizovat kompaktní skládání struktury.
Některé z těchto nekanonických interakcí na velké vzdálenosti zahrnují:
Hlavní rozdíly mezi těmito dvěma molekulami spočívají v tom, že:
První tři rozdíly dávají RNA mnohem menší stabilitu než DNA:
Z evolučního hlediska nám určité prvky umožňují myslet si, že RNA by byla před DNA jako nositelem genetické informace, což by vysvětlovalo její rozsáhlejší funkce a její zobecnění. DNA by se objevila později a nahradila by RNA pouze kvůli roli dlouhodobého skladování, kvůli její větší stabilitě.
Syntéza molekuly RNA z DNA se nazývá transkripce . Jedná se o složitý proces, který zahrnuje enzym z rodiny RNA polymeráz i související proteiny. Různé fáze této syntézy jsou iniciace, prodloužení a ukončení. Proces syntézy RNA je u prokaryotických organismů a v eukaryotických buňkách výrazně odlišný . A konečně, po skutečné transkripci může RNA podstoupit řadu post-transkripčních modifikací jako součást procesu zrání, během kterého lze upravit její sekvenci a chemickou strukturu (viz níže).
Začátek transkripce RNA RNA polymerázou probíhá na úrovni specifické sekvence na DNA, která se nazývá promotor . Tento promotor obsahuje jeden nebo více konzervovaných sekvenčních prvků, ke kterým jsou obecně fixovány specifické proteiny, transkripční faktory . Jen upstream od místa iniciace transkripce je proximální prvek obecně bohatý na T a A nukleotidy , a proto se nazývá TATA box v eukaryotech nebo Pribnow box v bakteriích. Transkripční faktory podporují nábor RNA polymerázy do promotoru a otevření duplexu DNA. To, co se nazývá transkripční bublina, se pak vytvoří s otevřenou DNA, jejíž jeden řetězec (templát) je hybridizován se syntetizovanou RNA.
Jakmile je RNA polymeráza fixována na promotoru a vytvořena transkripční bublina, syntetizuje statické způsobem první nukleotidy, aniž by opustila sekvenci promotoru. Transkripční faktory se odlomí a RNA polymeráza se stane procesivní. Poté transkribuje RNA ve směru 5 'až 3' pomocí jednoho ze dvou řetězců DNA jako templátu a ribonukleotid trifosfátů ( ATP , GTP , CTP a UTP ) jako prekurzorů.
In vivo je u Escherichia coli rychlost prodloužení RNA polymerázy přibližně 50 až 90 nukleotidů za sekundu.
Ukončení transkripce RNA probíhá podle zcela odlišných mechanismů u bakterií a u eukaryot .
U bakterií zahrnuje hlavní mechanismus terminace zvláštní strukturu RNA, terminátor , který se skládá ze stabilní kmenové smyčky následované řadou uridinových (U) zbytků . Když RNA polymeráza syntetizuje tuto sekvenci, složení RNA tyčinky způsobí pozastavení polymerázy. RNA, která již není spárována s templátovou DNA kromě série slabých párování AU, se odděluje bez zásahu dalších proteinových faktorů. Ukončení lze provést také prostřednictvím zásahu konkrétního proteinového faktoru, Rho faktoru.
U eukaryot je ukončení transkripce RNA polymerázou II spojeno s polyadenylací . Dva proteinové komplexy, CPSF (en) a CStF (en), rozpoznávají signály polyadenylace (5'-AAUAAA-3 ') a štěpení RNA. Štěpí RNA, indukují oddělení DNA polymerázy a získávají poly-A polymerázu, která přidává poly (A) ocas (viz níže).
Zpracování RNA zahrnuje sadu posttranskripčních modifikací, které jsou hlavně pozorovány u eukaryot, a hrají důležitou roli v osudu vyzrálé RNA. Mezi hlavní modifikace patří přidání 5 ' čepice , 3' polyadenylace , sestřih , zavedení chemických modifikací na úrovni báze nebo ribózy a nakonec úpravy .
VíčkoVíčko , nebo 5'-cap v angličtině, je modifikovaný nukleotid , který je přidán do 'konci 5 z mRNA v eukaryotických buňkách . Skládá se ze zbytku z guanosinu methylovaných spojeny 5'-5 ‚vazby trifosfátu na první nukleotid transkribována na RNA polymerázy . Tato modifikace je zavedena do jádra buňky postupným působením několika enzymů: polynukleotid 5'-fosfatáza , RNA guanylyltransferáza , methyltransferázy .
Víčko hraje několik rolí: zvyšuje stabilitu RNA tím, že ji chrání před degradací 5'-3 ' exonukleázami a také umožňuje nábor faktorů iniciace translace nezbytných pro vazbu ribozomu k RNA. Buněční poslové. Limit je proto nezbytný pro translaci většiny mRNA.
PolyadenylacePolyadenylační je přidání protažení ‚konci RNA složen výhradně z 3 ribonukleotidů typu adenosinu (A). Z tohoto důvodu se přípona nazývá poly tail (A) . Ačkoli je složen ze standardních nukleotidů, je tento poly (A) konec přidán post-transkripčně specifickým enzymem nazývaným poly (A) polymeráza a není kódován v genomové DNA . Poly (A) ocas se nachází hlavně na konci messengerových RNA . U eukaryot je polyadenylace mRNA nezbytná pro jejich translaci ribozomem a podílí se na jejich stabilizaci. Poly (A) ocas je zvláště rozpoznáván PABP ( protein vázající poly (A) , „ protein vázající poly (A) “).
V bakteriích a v určitých mitochondriích je polyadenylace RNA naopak signálem degradace.
SestřihSplétání je post-transkripční modifikace , která zahrnuje odstranění intronů a sutury z exonů v mRNA a v některých strukturované RNA, jako je tRNA. Nalezené v eukaryotických organismech jsou introny segmenty RNA, které jsou kódovány v genomu a přepsány do prekurzorové RNA, ale které jsou odstraněny z konečného produktu. Ve většině případů tento proces zahrnuje specifické složité zařízení zvané spliceosom . K sestřihu dochází v jádru eukaryotických buněk před exportem vyzrálé RNA do cytoplazmy.
Modifikované nukleotidyPo transkripci RNA polymerázou procházejí některé RNA chemickými modifikacemi působením specifických enzymů . Klíčovými RNA, které procházejí změnami, jsou transferové RNA a ribozomální RNA . Lze také předpokládat, že methylace podílející se na syntéze víčka jsou modifikacemi konkrétních nukleotidů . Obecně se úpravy mohou týkat buď základny, nebo ribózy . Hlavní změny, se kterými se setkáváme, jsou:
U transferových RNA přispívá zavedení modifikovaných nukleotidů ke zvýšení stability molekul.
ÚpravyEditace RNA spočívá v modifikaci sekvence ribonukleové kyseliny po transkripci RNA polymerázou. Na konci procesu úpravy se tedy sekvence RNA liší od sekvence DNA. Prováděnými změnami může být modifikace báze, substituce báze nebo přidání jedné nebo více bází. Tyto modifikace se provádějí enzymy, které působí na RNA, jako je cytidindeaminázy , které přeměňují chemicky zbytky z cytidin na uridin .
V buňkách plní RNA čtyři odlišné a doplňkové role:
Speciální třída RNA, transferové RNA, se nachází na rozhraní mnoha z těchto funkcí vedením aminokyselin během translace .
A konečně, genom některých virů je tvořen výhradně RNA, nikoli DNA. To platí zejména u chřipky , AIDS , hepatitidy C , obrny a viru Ebola . V závislosti na konkrétním případě může replikace těchto virů procházet meziproduktem DNA ( retrovirus ), ale může být také prováděna přímo z RNA na RNA.
RNA je univerzální molekula, což vedlo Walter Gilbert , co-vynálezce sekvencování na DNA , navrhnout v roce 1986 je předpoklad, že RNA by nejstarší ze všech biologických makromolekul. Tato teorie, známá jako světová hypotéza RNA („ světová hypotéza RNA “), umožňuje překonat paradox vajíčka a kuřete, který vzniká, když se člověk snaží zjistit, který z proteinů ( katalyzátorů ) a který z DNA (genetický informace) se objevil jako první. V tomto modelu by RNA, schopná kombinovat oba typy funkcí současně, byla univerzálním předchůdcem.
Genetická informace obsažené v rámci DNA se nepoužívá přímo buňky se syntetizovat na protein . K tomu využívá přechodné kopie genetické informace, které jsou messenger RNA nebo mRNA. Každá poselská RNA nese jeden nebo někdy několik cistronů , tj. Pokyny pro vytvoření jednoho proteinu. Odpovídá tedy kopii pouze jednoho z genů genomu (hovoří se tehdy o monocistronické mRNA) nebo někdy i několika ( polycistronické mRNA ).
Messenger RNA obsahuje kopii pouze jednoho ze dvou řetězců DNA, kódujícího a nikoli komplementární sekvence. Ve srovnání se sekvencí z genu obsažené v DNA genomu, že z odpovídající mRNA může obsahovat modifikace, zejména z důvodu sestřihu (viz výše), které eliminuje oblasti nekódující . Messenger RNA syntetizovaná v jádru buňky je exportována do cytoplazmy, aby byla přeložena do proteinu. Na rozdíl od DNA, která je trvalou molekulou přítomnou po celou dobu životnosti buňky, mají messengerové RNA omezenou životnost, od několika minut do několika hodin, poté jsou degradovány a recyklovány.
Poselská RNA má tři odlišné oblasti: 5 'nepřeloženou oblast zvanou 5'-UTR, umístěnou proti proudu od cistronu nebo cistronů , které nese; kódující oblast odpovídající tomuto nebo těmto cistronům; a nakonec 3 'nepřeložená oblast zvaná 3'-UTR. Messenger RNA jsou přeloženy do proteinů podle ribozomy . 5 'nepřekládaná oblast obecně obsahuje translační signály umožňující nábor ribozomu na cistronu. Proces translace také zahrnuje přenosové RNA, které dodávají ribozomu aminokyseliny nezbytné pro biosyntézu proteinů . V ribozomu se prostřednictvím svého antikodonu tRNA párují postupně se základními triplety nebo kodony sekvence mRNA. Když je párování kodon-antikodon správné, ribozom přidává aminokyselinu nesenou tRNA k syntetizovanému proteinu. Genetický kód tvoří korespondence mezi kodony a aminokyselinami .
Funkce poselských RNA je rozmanitá. Na jedné straně umožňují uchovat původní templát DNA, který se přímo nepoužívá k translaci, buňka pracuje pouze na kopii, kterou je mRNA. Existence mediálních RNA poskytuje buňce rozhodující mechanismus pro regulaci produkčního cyklu proteinů z genomu. Buněčná potřeba konkrétního proteinu se může lišit podle prostředí, typu buňky, stadia vývoje. Syntéza proteinů proto musí být aktivována nebo zastavena v závislosti na buněčných podmínkách. Regulace transkripce DNA do mRNA tuto potřebu splňuje a je řízena specifickými transkripčními faktory působícími na promotory cílových genů. Když je množství daného proteinu dostatečné, je transkripce mRNA inhibována, postupně se degraduje a produkce proteinu končí. Je proto důležité, aby mRNA byla přechodná molekula, aby bylo možné provádět tuto základní regulaci.
Transferová RNA , nebo tRNA, jsou krátké RNA, dlouhé asi 70 až 100 ribonukleotid podílejí na řešení aminokyseliny do ribozomu během překladu .
Transferové RNA mají charakteristickou strukturu listů jetele, skládající se ze čtyř spárovaných stonků. Jeden z těchto dříků je ukončena smyčkou, která obsahuje antikodon , triplet nukleotidů , které páry s kodonem při překladu z k mRNA u ribozomu . Na druhém konci nese tRNA odpovídající aminokyselinu připojenou esterovou vazbou na svém 3'-OH konci. Tato esterifikace je katalyzována specifickými enzymy, aminoacyl-tRNA syntetázami . Ve třech rozměrech se struktura listu jetele složí do tvaru "L", s antikodonem na jednom konci a esterifikovanou aminokyselinou na druhém konci.
Všechny živé buňky obsahují sadu různých tRNA nesoucích různé aminokyseliny a schopné číst různé kodony.
Přenosové RNA se někdy označují jako „adaptéry“ mezi genetickou sekvencí a proteinovou sekvencí . Byl to Francis Crick, kdo navrhl existenci těchto adaptérů, ještě před jejich objevením v roce 1958.
Objev RNA s kapacitou katalyzátoru byla provedena v roce 1980, a to zejména u týmu Thomas Cech , který pracoval na intronů v genu na ribozomální RNA z prvok Nálevníci Tetrahymena , a Sidney Altman , který studoval ribonukleázy P , The enzym o zrání na tRNA . Čech a Altman získali za tento objev Nobelovu cenu za chemii v roce 1989.
V obou případech je samotná RNA schopná katalyzovat specifické štěpení (štěpení) nebo transesterifikační reakci v nepřítomnosti proteinu . Tyto katalytické RNA se nazývají ribozymy, protože jsou to enzymy tvořené ribonukleovou kyselinou. V případě intronu Tetrahymena se jedná o samo-sestřih , intron je jeho vlastní substrát , zatímco ribonukleáza P je enzym působící v trans na více substrátech.
Od těchto počátečních objevů byly identifikovány další přirozené ribozymy:
Obecně platí, že u všech těchto ribozymů je to jejich specifické skládání, které jim umožňuje provádět rozpoznávání jejich substrátu a katalýzu, jako v případě proteinových enzymů.
Guide RNA jsou RNA, které se kombinují s proteinovými enzymy a slouží k řízení jejich působení na RNA nebo DNA komplementární sekvence . Vodicí RNA se páruje se substrátovou nukleovou kyselinou a pomáhá zacílit aktivitu enzymu. Bylo identifikováno několik typů:
Určité RNA hrají roli přímých regulátorů genové exprese. To je zejména případ nekódujících RNA, které mají oblasti komplementární s buněčnými messengerovými RNA a které se s nimi proto mohou spárovat, aby lokálně vytvořily dvojité vlákno RNA. Tyto antisense RNA mohou být odvozeny ze stejného genetického lokusu jako jejich cílová RNA, transkripcí komplementárního řetězce, toto se pak označuje jako cis- regulační RNA . Mohou být také odvozeny z transkripce jiné oblasti genomu, jsou to pak transregulační RNA .
Párování regulační RNA s cílovou messengerovou RNA může působit na schopnost této translatovat ribozomem nebo na její stabilitu, což vede k regulaci translace genu (genů) neseného RNA. . U bakterií tedy existuje mnoho příkladů anti-sense cis - nebo transregulační RNA, které blokují počáteční místo translace. Například, gen kódující porin OmpF je regulována antisense RNA zvané MicF.
U eukaryot existují také velké regulační RNA, které se účastní epigenetických regulačních procesů . Nejznámějším příkladem je Xist RNA u savců. To deaktivuje ne gen, ale celý chromozom. Xist pokrývá jeden ze dvou X chromozomů každé buňky u ženských jedinců, který se tak stává neaktivní. Aktivní je tedy pouze jeden ze dvou chromozomů páru XX, což umožňuje dosáhnout stejné úrovně exprese genů nesených chromozomem X jako u jedinců mužského pohlaví, kteří mají pouze jeden. Inaktivace X je náhodný proces, který může vést u stejné ženy k expresi různých fenotypů různými buňkami. To je například případ barvy srsti u koček.
RNA se dnes používá v mnoha aplikacích v molekulární biologii, zejména díky procesu interference RNA , který spočívá v zavedení krátkých fragmentů dvouvláknové RNA do „eukaryotických buněk“ nazývaných „ Malé interferující RNA “. Tyto malé interferující RNA (pRNA) o délce asi dvaceti párů bází jsou používány buněčným aparátem schopným specifickým způsobem degradovat mRNA. Odbourávají se pouze mRNA obsahující sekvenci odpovídající sekvenci pRNAi , což umožňuje selektivně snížit expresi daného proteinu. Tento technologický přístup je mnohem jednodušší a rychlejší než zavádění inaktivovaných linií myši ( knock-out ) a nazývá se knock-down .
Předpokládá se pokus o použití této techniky pro terapeutické účely, například zaměřením virových genů pro boj s infekcemi, nebo onkogenů v případě rakoviny. Vyžadují však stabilizaci malých interferujících RNA (pRNAi), aby se zabránilo jejich degradaci ribonukleázami a aby se jejich působení zaměřilo na dotčené buňky.
Tyto nukleové kyseliny byly objeveny v roce 1868 Friedrich Miescher . Miescher nazval novou látku „nuklein“, protože se nacházela v jádru buněk. Přítomnost nukleových kyselin v cytoplazmě kvasinek byla identifikována v roce 1939 a byla stanovena jejich ribonukleová povaha, na rozdíl od chromozomů, které obsahovaly DNA s deoxyribózami.
Kolem roku 1940 studoval belgický biolog Jean Brachet dosud málo charakterizované molekuly, které se v té době ještě nazývaly „thymonukleové a zymonukleové kyseliny“ (DNA, respektive RNA). Zjistil, že kyselina thymonukleová je složkou chromozomů a že je syntetizována při dělení buněk po oplodnění . Zdůrazňuje existenci zymonukleových kyselin (RNA) ve všech typech buněk: v jádře , nukleolu a cytoplazmě všech buněk (i když se v té době předpokládalo, že tyto molekuly jsou charakteristické pro rostlinné buňky a nižší eukaryota, jako jsou kvasinky ). Nakonec ukazuje, že tyto kyseliny jsou zvláště bohaté na buňky (konkrétněji v ergastoplazmě ), které jsou velmi aktivní z hlediska syntézy proteinů . Byly stanoveny základní základy molekulární biologie . Píše se rok 1940. V poválečném období se k Brachetovi připojil belgický molekulární biolog Raymond Jeener, který by se aktivně účastnil výzkumu role RNA v biosyntéze proteinů .
Na konci padesátých let se společnosti Severo Ochoa podařilo syntetizovat molekuly RNA in vitro pomocí specifického enzymu, polynukleotid fosforylázy, což umožnilo studovat chemické a fyzikální vlastnosti RNA.
Role RNA jako prostředníka „posla“ mezi genetickou informací obsaženou v DNA a bílkovinách navrhli v roce 1960 Jacques Monod a François Jacob po diskusi se Sydney Brenner a Francisem Crickem . Demonstraci existence poselské RNA předvedl François Gros . Poté dešifrování genetického kódu provedl Marshall Nirenberg v první polovině 60. let. K tomu použil syntetické RNA známé nukleotidové sekvence, jejichž kódovací vlastnosti studoval.
Ribozomy byly poprvé pozorovány belgickým biologem Albertem Claudem na počátku 40. let 20. Pomocí technik subcelulární frakcionace a elektronové mikroskopie odhalil „malé částice“ ribonukleoproteinové povahy, přítomné ve všech typech buněk. Živé buňky. Nazval je „mikrosomy“, později přejmenovanými na ribozomy.
Sekundární struktura z tRNA byla založena Robertem Holley , který uspěl při čištění a analýze tRNA řetězec specifický pro alanin v roce 1964. To byl velký pokrok v chápání rozluštění genetického zprávy přenášené jimi. Messenger RNA. Trojrozměrná struktura tRNA byla vyřešena v roce 1974, nezávisle, týmy Aarona Kluga a Alexandra Riche, které poprvé ukázaly složitou strukturu RNA. Existenci katalytických vlastností RNA nezávisle prokázali Sidney Altman a Tom Cech v roce 1982, na ribonukleáze P na jedné straně a na samosplicujících intronech na straně druhé. Řešení struktury jednotlivých podjednotek ribozomu v roce 2000 týmy Toma Steitze , Ady Yonathové a Venki Ramakrishnana , poté rozlišení celého ribozomu týmem Harryho Nollera v roce 2001, představovalo zásadní pokrok v chápání ústřední mechanismus biologie, kterým je translace mRNA na proteiny. Kromě toho to umožnilo mimo jiné ukázat, že ribozom byl také ribozymem.
V 70. letech Timothy Leary ve své práci The Politics of Ecstasy viděl v RNA příslib budoucí úpravy vědomí (možná prostřednictvím nových drog nebo duchovních cvičení), včetně toho, že by to byla součást zvyšující schopnosti učení ten, kdo by se zapojil do takových zážitků.
RNA světová hypotéza je hypotéza, podle níž RNA je předchůdce všech biologických makromolekul a zejména DNA a proteinů, které by umožnily v abiotického prostředí (vyznačující se prebiotickou chemie, která je částečně hypotetickou) l ‚vzhled prvního živých buňky, tj. tvořící kompartment a obsahující informace a metabolické subsystémy.
V souvislosti se studiem počátků života umožňuje tato hypotéza vysvětlení vzniku různých biologických funkcí prostřednictvím konstituování určitých biomolekulárních bloků z věrohodných prebiotických meziproduktů a molekul na bázi uhlíku. V roce 2009 tým Johna Sutherlanda ukázal, že věrohodné prekurzory ribonukleotidů, aminokyselin a lipidů lze získat redukční homologací kyanovodíku a některých jeho derivátů. Každý ze známých buněčných subsystémů lze tedy vysvětlit chemií uhlíku, přičemž reakce katalyzované ultrafialovým světlem jsou a priori velmi přítomné před objevením ozonové vrstvy , ze sirovodíku jako redukčního činidla. Samotný fotoreduktivní cyklus mohl být urychlen mědí [Cu (I) -Cu (II)].