RRNA: Co je to?

Syntéza proteinů je důležitým procesem ve všech eukaryotických buňkách, protože protein tvoří strukturní složky každé buňky a je nezbytný pro život. Protein se často nazývá stavební kámen buněk. Existují tři hlavní formy RNA - messengerová RNA, přenosová RNA a ribozomální RNA. DNA řídí všechny buněčné aktivity a syntetizuje se, když buňka potřebuje více bílkovin. Malé kousky DNA se mění na RNA procesem syntézy bílkovin.

Když buňka dodržuje své genetické pokyny, kopíruje část DNA jako gen, aby ji změnila na nukleotid RNA. RNA se liší od DNA dvěma odlišnými způsoby. Nukleotidy v RNA jsou vyrobeny z cukrové ribózy a nazývají se ribonukleotidy. DNA obsahuje jako obsah cukru deoxyribózu. RNA má stejné báze jako DNA adeninu, guaninu a cytosinu, ale má bazi nebo uracil místo tyminu, který je v DNA. Struktura DNA a RNA se výrazně liší, protože DNA je dvouvláknová spirála a RNA je jednořetězcová. Řetězce RNA se mohou skládat do nejrůznějších tvarů stejným způsobem, jakým se skládá polypeptidový řetězec a tvoří konečný tvar proteinu.

Existují tři hlavní typy RNA, které se produkují jako molekuly v jádru lidských a zvířecích buněk. RNA se také nachází v cytoplazmě buňky. Cytoplazma buňky je veškerý obsah mimo jádro, který je uzavřen v jednotlivé buněčné membráně. Tři hlavní typy RNA jsou messengerová RNA, přenosová RNA a ribozomální RNA nebo rRNA. Každý ze tří typů RNA má odlišnou roli v syntéze proteinů při transkripci, dekódování a translaci genetického kódu, který začíná DNA.

Transkripce je prvním krokem syntézy bílkovin, ve kterém hraje velmi důležitou roli messengerová RNA. Messenger RNA je nestabilní a nežije dlouho v buňce, aby zajistila, že proteiny jsou vytvářeny pouze tehdy, když jsou potřebné pro růst nebo opravu buněk. Transkripce je, když se genetická informace v DNA buňky změní na zprávu ve formě RNA. Proteiny transkripčních faktorů odvíjejí řetězec DNA, aby umožnily enzymu RNA polymerase transkribovat jeden řetězec DNA. DNA je vyrobena ze čtyř nukleotidových bází adeninu, guaninu, cytosinu a thyminu. Kombinují se v párech adenin plus guanin a cytosin plus tymin. Když RNA přepisuje DNA na molekulu messengerové RNA, adeninové páry se párují s uracilem a cytosinové páry s guaninem. Na konci transkripčního procesu je transportní RNA transportována z jádra do cytoplazmy.

Další je proces translace, během kterého hraje přenosová RNA důležitou roli v syntéze bílkovin. Transfer RNA je nejmenší typ RNA a je obvykle dlouhý asi 70 až 90 nukleotidů. Překládá zprávu v nukleotidových sekvencích messengerové RNA do sekvencí aminokyselin. Aminokyseliny se spojují s dalšími aminokyselinami za vzniku proteinů, které jsou potřebné pro všechny funkce buněk. Proteiny jsou tvořeny ze sady 20 aminokyselin. Transfer RNA je ve stejném tvaru jako čtyřlístek se třemi sponkami do vlásku. Transfer RNA má na jednom konci aminokyselinové připojovací místo a část ve střední smyčce, která se nazývá antikodonové místo. Antikodonové místo rozpoznává kodony na messengerové RNA. Kodon má tři kontinuální nukleotidové báze, které vytvářejí aminokyselinu a signalizují konec procesu translace. Přenos RNA a ribozomy čtou messengerové RNA kodony za vzniku polypeptidového řetězce, který prochází několika změnami, než se z něj stane plně funkční protein.

Ribozomální RNA (nebo rRNA) má specifickou funkci. Ribozomy jsou vyrobeny z ribozomálních proteinů a ribozomální RNA. Ribozomální RNA tvoří asi 60 procent hmoty ribozomu. Obvykle se skládají z velké podjednotky a malé podjednotky. Podjednotky jsou syntetizovány v jádře jádrem. Ribozomy mají jedinečnou povahu, protože obsahují vazebné místo pro messenger RNA a dvě vazebné místa pro transfer RNA v umístění RNA ve velké ribozomální podjednotce. Malá ribozomální podjednotka se váže na molekulu messengerové RNA a současně na iniciátorovou přenosovou RNA molekula rozpoznává a váže se na určitou kodonovou sekvenci na stejné molekule ribozomální RNA během překlad. Dále funkce rRNA zahrnuje velkou ribozomální podjednotku spojující nově vytvořený komplex, pak obě ribozomální podjednotky cestovat po molekule mRNA, když překládají kodony v celém polypeptidovém řetězci, když přecházejí jim. Ribozomální RNA vytváří peptidové vazby mezi aminokyselinami v polypeptidovém řetězci. Když je na molekule messengerové RNA dosaženo terminačního kodonu, proces translace skončí a polypeptidový řetězec bude uvolněn z molekula přenosové RNA, kdy se ribozom štěpí zpět na velkou a malou podjednotku, jak tomu bylo na začátku translace fáze.

Proces DNA na RNA a produkt bílkovin může probíhat neuvěřitelně vysokou rychlostí. RNA se téměř okamžitě uvolní, když se oddělí od řetězce DNA. Tímto způsobem lze v krátkém čase vytvořit mnoho kopií RNA z přesně stejného genu. Syntézu dalších molekul RNA lze zahájit před dokončením první RNA, aby mohla rychle produkovat RNA. Když se molekuly RNA navzájem těsně sledují, mohou se u lidí a zvířat pohybovat rychlostí přibližně 20 nukleotidů za sekundu. Z jednoho genu může za hodinu dojít k více než 1 000 transkripcím.

Vyčerpání ribozomální RNA je nejhojnější složkou v RNA, protože tvoří většinu více než 80 až 90 procent z celkové RNA v buňce. K depleci ribozomální RNA dochází, když je rRNA částečně odstraněna z celého vzorku RNA tak, aby byla lépe studovat reakci sekvenování RNA a zaměřit se na další dvě části vzorku RNA v DNA transkripce.

V buňkách mohou být produkovány další tři typy RNA. Funkce malé nukleární RNA v různých procesech jádra, jako je spojování RNA před poslem. Malá nukleolární RNA zpracovává a chemicky modifikuje ribisomální RNA. Jiné typy RNA, které nejsou kódujícími jednotkami, slouží k fungování v buněčných procesech, jako je telomer syntéza, inaktivace chromozomu X a transport proteinů do endoplazmatického retikula pro dobrou buňku zdraví.

RNA virus má jádro genetického materiálu, který je získán z DNA buňky. Obvykle má ochranný kapsidový protein a lipidový obal pro ještě větší ochranu. Virus RNA se váže na hostitelskou buňku, proniká do ní, reprodukuje genetický materiál a vytváří ochrannou kapsidu, která se pak vynoří z buňky. RNA viry ukládají genetický materiál RNA, nikoli DNA.

Všechny zdravé buňky uchovávají genetický materiál v DNA. RNA se používá pouze tehdy, když se DNA replikuje za vzniku RNA a syntézy proteinů potřebných pro život zdravé buňky. DNA je mnohem stabilnější než RNA, takže DNA dělá velmi málo chyb, když se buňky dělí, nicméně nestabilita RNA a její replikace může způsobit mnoho chyb a může dokonce interagovat sama se sebou a množit se virus. RNA může pokaždé, když je zkopírována, udělat až jednu chybu nad 10 000 nukleotidů. Je také mnohem méně schopný opravit genetické chyby než DNA. Když se imunitní systém naučí rozpoznávat virus, vytváří protilátky proti viru. Viry mohou mutovat, takže imunitní systém to nedokáže rozpoznat a pak se může množit. To umožňuje, aby se viry RNA šířily mnohem rychleji než viry DNA.

Virus, který přežije, se může reprodukovat v nových buňkách prostřednictvím sekvence RNA a vést k tomu, že tisíce buněk, které reprodukuje, obsahují virus. RNA viry se vyvíjejí rychleji než jakýkoli jiný živý organismus. Vysoká míra mutace buněk infikovaných RNA virem neohrožuje přežití viru.

Existují dva typy RNA virů. Mohou být jednovláknové nebo sense vlákny nebo spárované jako antisense vlákna. Dvouvláknové antisence RNA viry se musí nejprve změnit a překládat do jednořetězcové sense RNA. To umožňuje hostitelské buňce být ve formě, kterou mohou ribozomy číst. Virus chřipky A udržuje potřebné enzymy v blízkosti jádra viru nukleové kyseliny. Když se změní z antisense na sense RNA, může ji pak číst ribozomy v buňce, aby se vytvořily virové proteiny a replikovaly se.

Některé RNA viry ukládají své informace ve smyslovém řetězci, takže je lze číst přímo ribozomy buňky a funguje jako normální poselská RNA. V tomto případě ribozomy syntetizují transkript RNA a vytvářejí tak antisense virovou buňku použijte jej jako šablonu pro syntézu více virových RNA spolu s proteiny potřebnými pro buňky žít. Jedním z nejsmrtelnějších virů tohoto typu je hepatitida C.

Příkladem retroviru jsou HIV a AIDS. Ukládají svůj genetický materiál ve formě RNA, ale pomocí enzymu reverzní transkripce přeměňují svou RNA na DNA v infikované buňce. To umožňuje vytvářet v hostitelských buňkách mnoho kopií, takže virus může rychle infikovat velké množství buněk.

Koronaviry jsou také RNA viry. Infikují primárně horní dýchací a gastrointestinální trakt u lidí. SARS-CoV je závažný virus, který infikuje horní dýchací cesty i dolní dýchací cesty a zahrnuje také gastrointestinální potíže. Koronaviry jsou významným procentem všech běžných nachlazení. Rhinoviry jsou hlavní příčinou nachlazení. Konronaviry mohou také vést k pneumonii.

SARS je těžký akutní respirační syndrom a obsahuje geny RNA, které mutují velmi pomalu. SARS se přenáší dýchacími kapičkami ve vzduchu z kýchání nebo kašlání, které infikují ostatní.

Norovirové infekce se proslavily tím, že se objevily na výletních lodích a byly nazývány Norwalk-like viry. Ty způsobují gastroenteritidu a šíří se z jedné osoby na druhou fekálně-orální cestou. Pokud infikovaná osoba pracuje v kuchyni, může kontaminovat jídlo tím, že má virus na rukou a nemá rukavice.