Miks on DNA geneetilise materjali jaoks kõige soodsam molekul ja kuidas RNA sellega seoses võrdleb

Välja arvatud teatud viirused, kannab kogu Maa bioloogilises elus pärilikku geneetilist koodi pigem DNA kui RNA. DNA on nii vastupidavam kui ka kergemini parandatav kui RNA. Selle tulemusel toimib DNA stabiilsema kandjana geneetilisel teabel, mis on ellujäämise ja paljunemise seisukohalt oluline.

Nii DNA kui RNA sisaldavad suhkruriboosi, mis on sisuliselt süsinikuaatomite ring, mida ümbritsevad hapnik ja vesinik. Kuid kui RNA sisaldab täielikku riboossuhkrut, siis DNA sisaldab ribosuhkrut, mis on kaotanud ühe hapniku ja ühe vesiniku aatomi. Lõbus fakt: see väike erinevus selgitab RNA-le ja DNA-le omistatud erinevaid nimetusi - ribonukleiinhape versus deoksüribonukleiinhape. RNA-s olevad täiendavad hapniku- ja vesinikuaatomid jätavad selle altid hüdrolüüsile - keemilisele reaktsioonile, mis rikub RNA molekuli tõhusalt pooleks. Normaalsetes rakutingimustes läbib RNA hüdrolüüsi peaaegu 100 korda kiiremini kui DNA, mis muudab DNA stabiilsemaks molekuliks.

Nii DNA-s kui ka RNA-s läbib alustsütosiin sageli spontaanse keemilise reaktsiooni, mida nimetatakse "desaminatsioon". Deamiinimise tulemus on see, et tsütosiin muutub uratsiiliks, teiseks nukleiinhappeks alus. RNA-s, mis sisaldab nii uratsiili- kui ka tsütosiinaluseid, ei saa eristada looduslikke uratsiilaluseid ja uratsiilaluseid, mis tekkisid tsütosiini deaminatsioonil. Seetõttu ei saa rakk "teada", kas uratsiil peaks seal olema või mitte, mistõttu on võimatu parandada tsütosiini deaminatsiooni RNA-s. DNA sisaldab aga uratsiili asemel tümiini. Rakk tuvastab kõik uratsiilalused DNA-s tsütosiini deaminatsiooni tulemusel ja suudavad DNA molekuli parandada.

DNA kaheahelaline olemus, erinevalt RNA üheahelalisest olemusest, aitab veelgi kaasa DNA kui geneetilise materjali soodsusele. DNA topeltheeliksi struktuur paigutab struktuuri sisse alused, kaitstes geneetilist teavet selle eest keemilised mutageenid - see tähendab kemikaalidest, mis reageerivad alustega, muutes potentsiaalselt geneetilist teavet. Üheahelalises RNA-s on seevastu alused avatud ja reaktsioonide ja lagunemise suhtes haavatavamad.

Kui DNA replikeeritakse, sisaldab uus kaheahelaline DNA molekul ühte algahelat - mis on replikatsiooni matriitsiks - ja ühte äsja sünteesitud DNA tütarahelat. Kui ahelates esineb aluse mittevastavus, nagu sageli juhtub pärast replikatsiooni, suudab rakk tuvastada DNA alusahelast õige aluspaari ja selle vastavalt parandada. Näiteks kui ühes nukleotiidi positsioonis sisaldab vanemahel tümiini ja tütart tsütosiini ahel, rakk "teab" parandada mittevastavust, järgides vanema juhiseid haru. Seetõttu asendab rakk tütre ahela tsütosiini adenosiiniga. Kuna RNA on üheahelaline, ei saa seda sel viisil parandada.