Von Susha Cheriyedath, M.Sc.Rezensiert von Michael Greenwood, M.Sc .

RNA oder Ribonukleinsäure ist ein Polymer von Nukleotiden, das aus einem Ribosezucker, einem Phosphat und Basen wie Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil besteht. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Genexpression, indem es als Zwischenprodukt zwischen der von DNA und Proteinen kodierten genetischen Information fungiert.

RNA hat eine Struktur, die der DNA sehr ähnlich ist. Der Hauptunterschied in der RNA-Struktur besteht darin, dass der Ribosezucker in der RNA eine Hydroxylgruppe (-OH) besitzt, die in der DNA fehlt.

Arten von RNA

Sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten gibt es drei Haupttypen von RNA – Boten-RNA (mRNA), ribosomale RNA (rRNA) und Transfer-RNA (tRNA). Diese 3 Arten von RNA werden unten diskutiert.

Boten-RNA (mRNA)

mRNA macht nur 5% der gesamten RNA in der Zelle aus. mRNA ist die heterogenste der 3 Arten von RNA in Bezug auf Basensequenz und Größe. Es trägt komplementären genetischen Code, der während der Transkription aus der DNA in Form von Tripletts von Nukleotiden, den sogenannten Codons, kopiert wurde.

Jedes Codon spezifiziert eine bestimmte Aminosäure, obwohl eine Aminosäure von vielen verschiedenen Codons codiert werden kann. Obwohl es 64 mögliche Codons oder Triplettbasen im genetischen Code gibt, repräsentieren nur 20 von ihnen Aminosäuren. Es gibt auch 3 Stop-Codons, die darauf hinweisen, dass Ribosomen die Proteinerzeugung durch Translation einstellen sollten.

Im Rahmen der posttranskriptionellen Verarbeitung in Eukaryoten wird das 5′-Ende der mRNA mit einem Guanosintriphosphat-Nukleotid verschlossen, das bei der mRNA-Erkennung während der Translation oder Proteinsynthese hilft. In ähnlicher Weise wird dem 3′-Ende einer mRNA ein Poly-A-Schwanz oder mehrere Adenylatreste zugesetzt, was den enzymatischen Abbau von mRNA verhindert. Sowohl das 5′- als auch das 3′-Ende einer mRNA verleihen der mRNA Stabilität.

Ribosomale RNA (rRNA)

rRNAs befinden sich in den Ribosomen und machen 80% der gesamten in der Zelle vorhandenen RNA aus. Ribosomen bestehen aus einer großen Untereinheit namens 50S und einer kleinen Untereinheit namens 30S, von denen jede aus ihren eigenen spezifischen rRNA-Molekülen besteht. Verschiedene rRNAs, die in den Ribosomen vorhanden sind, umfassen kleine rRNAs und große rRNAs, die zu den kleinen bzw. großen Untereinheiten des Ribosoms gehören.

rRNAs verbinden sich mit Proteinen und Enzymen im Zytoplasma zu Ribosomen, die als Ort der Proteinsynthese dienen. Diese komplexen Strukturen wandern während der Translation entlang des mRNA-Moleküls und erleichtern den Zusammenbau von Aminosäuren zu einer Polypeptidkette. Sie interagieren mit tRNAs und anderen Molekülen, die für die Proteinsynthese entscheidend sind.

In Bakterien enthalten die kleinen und großen rRNAs etwa 1500 bzw. 3000 Nukleotide, während sie beim Menschen etwa 1800 bzw. 5000 Nukleotide enthalten. Die Struktur und Funktion der Ribosomen ist jedoch bei allen Arten weitgehend ähnlich.

Transfer-RNA (tRNA)

tRNA ist die kleinste der 3 Arten von RNA und besitzt etwa 75-95 Nukleotide. tRNAs sind ein wesentlicher Bestandteil der Translation, wobei ihre Hauptfunktion die Übertragung von Aminosäuren während der Proteinsynthese ist. Daher werden sie Transfer-RNAs genannt.

Jede der 20 Aminosäuren hat eine spezifische tRNA, die mit ihr bindet und sie an die wachsende Polypeptidkette überträgt. tRNAs fungieren auch als Adapter bei der Translation der genetischen Sequenz von mRNA in Proteine. Daher werden sie auch Adaptermoleküle genannt.

tRNAs haben eine Kleeblattstruktur, die durch starke Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Nukleotiden stabilisiert wird. Sie enthalten normalerweise einige ungewöhnliche Basen zusätzlich zu den üblichen 4, die durch Methylierung der üblichen Basen gebildet werden. Methylguanin und Methylcytosin sind zwei Beispiele für methylierte Basen.

Andere Arten von RNA

Neben der primären Rolle von RNA bei der Proteinsynthese gibt es mehrere RNA-Varianten, die an der posttranskriptionellen Modifikation, DNA-Replikation und Genregulation beteiligt sind. Einige Formen von RNA kommen nur in bestimmten Lebensformen vor, wie in Eukaryoten oder Bakterien.

Small Nuclear RNA (snRNA)

snRNA ist an der Verarbeitung von Pre-Messenger-RNA (Pre-mRNA) zu reifer mRNA beteiligt. Sie sind sehr kurz, mit einer durchschnittlichen Länge von nur 150 Nukleotiden.

Regulatorische RNAs

Eine Reihe von RNA-Typen sind an der Regulation der Genexpression beteiligt, darunter Mikro-RNA (miRNA), Small Interfering RNA (siRNA) und Antisense-RNA (aRNA).

miRNA (21-22 nt) kommt in Eukaryoten vor und wirkt durch RNA-Interferenz (RNAi). miRNA kann mRNA, zu der sie komplementär ist, mit Hilfe von Enzymen abbauen. Dies kann die Translation der mRNA blockieren oder deren Abbau beschleunigen.

siRNA (20-25 nt) wird oft durch den Abbau von viraler RNA produziert, obwohl es auch endogene Quellen von siRNAs gibt. Sie verhalten sich ähnlich wie miRNA. Eine mRNA kann selbst regulatorische Elemente, wie Riboschalter, in der 5′-untranslatierten Region oder der 3′-untranslatierten Region enthalten; Diese cis-regulatorischen Elemente regulieren die Aktivität dieser mRNA.

Transfer-Messenger-RNA (tmRNA)

In vielen Bakterien und Plastiden gefunden. tmRNA markiert die Proteine, die von mRNAs codiert werden, denen Stop-Codons für den Abbau fehlen, und verhindert, dass das Ribosom aufgrund des fehlenden Stop-Codons abwürgt.

Ribozyme (RNA-Enzyme)

RNAs sind heute dafür bekannt, komplexe Tertiärstrukturen anzunehmen und als biologische Katalysatoren zu wirken. Solche RNA-Enzyme sind als Ribozyme bekannt, und sie weisen viele der Merkmale eines klassischen Enzyms auf, wie eine aktive Stelle, eine Bindungsstelle für ein Substrat und eine Bindungsstelle für einen Cofaktor, wie ein Metallion.

Eines der ersten entdeckten Ribozyme war die RNase P, eine Ribonuklease, die an der Erzeugung von tRNA-Molekülen aus größeren Vorläufer-RNAs beteiligt ist. RNase P besteht sowohl aus RNA als auch aus Protein; Die RNA-Einheit allein ist jedoch der Katalysator.

Doppelsträngige RNA (dsRNA)

Diese Art von RNA hat zwei Stränge, die wie bei doppelsträngiger DNA miteinander verbunden sind. dsRNA bildet das genetische Material einiger Viren.

Weiterführende Literatur

• Alle RNA-Inhalte
• Was ist RNA?
• RNA-Struktur
• RNA-Synthese
• RNA-Entdeckung

Geschrieben von

Susha Cheriyedath

Susha hat einen Bachelor of ScienceB.Sc .) abschluss in Chemie und Master of Science (M.Sc ) Abschluss in Biochemie an der University of Calicut, Indien. Sie hatte schon immer ein großes Interesse an Medizin und Gesundheitswissenschaften. Im Rahmen ihres Masterstudiums spezialisierte sie sich auf Biochemie mit den Schwerpunkten Mikrobiologie, Physiologie, Biotechnologie und Ernährung. In ihrer Freizeit liebt sie es, mit ihren super-chaotischen Backexperimenten einen Sturm in der Küche zu kochen.

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