RRNA: mis see on?

Valgusüntees on oluline protsess kõigis eukarüootsetes rakkudes, kuna valk moodustab iga raku struktuursed komponendid ja on eluks hädavajalik. Valku nimetatakse sageli rakkude ehitusmaterjaliks. RNA-l on kolm peamist vormi - messenger RNA, transfer RNA ja ribosomaalne RNA. DNA kontrollib kogu raku tegevust ja see sünteesitakse siis, kui rakk vajab rohkem valku. Väikesed DNA bitid muudetakse valgusünteesi käigus RNA-ks.

Kui rakk järgib oma geneetilisi juhiseid, kopeerib ta osa DNAst geenina, et muuta see RNA nukleotiidiks. RNA erineb DNA-st kahel erineval viisil. RNA nukleotiidid on valmistatud suhkruriboosist ja neid nimetatakse ribonukleotiidideks. DNA suhkrusisaldus on desoksüriboos. RNA-l on samad alused nagu adeniini, guaniini ja tsütosiini DNA-l, kuid sellel on DNA-s sisalduva tümiini asemel alus või uratsiil. DNA ja RNA struktuur on tohutult erinev, kuna DNA on kaheahelaline spiraal ja RNA on üheahelaline. RNA-ahelad võivad valgu lõpliku kuju moodustamiseks kokku klappida paljudeks paljudeks kujunditeks samal viisil, nagu polüpeptiidahel aheldab.

On kolm peamist RNA tüüpi, mida toodetakse molekulidena inimese ja looma rakutuumas. RNA asub ka raku tsütoplasmas. Raku tsütoplasma on kogu tuumaväline sisu, mis on ümbritsetud rakumembraaniga. RNA kolm peamist tüüpi on messenger RNA, ülekantav RNA ja ribosomaalne RNA ehk rRNA. Kõigil kolmel RNA tüübil on oma roll DNA-st algava geneetilise koodi transkriptsiooni, dekodeerimise ja translatsiooni valgusünteesis.

Transkriptsioon on valgusünteesi esimene etapp, milles messenger RNA mängib väga olulist rolli. Messengeri RNA on ebastabiilne ja ei ela rakus kaua, et tagada valkude tootmine ainult siis, kui neid on vaja rakkude kasvamiseks või parandamiseks. Transkriptsioon on siis, kui raku DNA-s sisalduv geneetiline teave muudetakse RNA-vormis sõnumiks. Transkriptsioonifaktorite valgud keeravad DNA ahela lahti, võimaldades ensüüm RNA polümeraasil DNA ühe ahela transkribeerimist. DNA on valmistatud neljast nukleotiidalusest adeniinist, guaniinist, tsütosiinist ja tümiinist. Need on ühendatud adeniini pluss guaniini ja tsütosiini pluss tümiini paaridena. Kui RNA transkribeerib DNA messenger RNA molekuliks, paaristub adeniin uratsiiliga ja tsütosiinipaar guaniiniga. Transkriptsiooniprotsessi lõpus transporditakse messenger RNA tuumast välja ja tsütoplasmasse.

Järgmine on translatsiooniprotsess, mille käigus RNA ülekandel on valkude sünteesis oluline roll. Transfer RNA on väikseim RNA tüüp ja selle pikkus on tavaliselt umbes 70 kuni 90 nukleotiidi. See tõlgib sõnumi messenger RNA nukleotiidjärjestustes aminohapete järjestusteks. Aminohapped seonduvad teiste aminohapetega ja moodustavad valgud, mida on vaja raku kõigi funktsioonide jaoks. Valgud moodustuvad 20 aminohappe komplektist. Transfer RNA on sama kujuline kui ristikleht, milles on kolm juuksenõela aasat. Transfer RNA-l on selle ühes otsas aminohapete kinnitumissait ja keskmises aasas sektsioon, mida nimetatakse antikoodonikohaks. Antikodooni sait tunneb ära kooderi RNA koodonid. Koodonil on kolm pidevat nukleotiidalust, mis loovad aminohappe ja annavad märku translatsiooniprotsessi lõpust. Ülekantav RNA ja ribosoomid loevad messenger RNA koodoneid, et saada polüpeptiidahel, mis läbib mitu muutust, enne kui sellest saab täielikult toimiv valk.

Ribosomaalsel RNA-l (või rRNA-l) on spetsiifiline funktsioon. Ribosoomid on valmistatud ribosomaalsetest valkudest ja ribosomaalsest RNA-st. Ribosomaalne RNA moodustab umbes 60 protsenti ribosoomi massist. Need koosnevad tavaliselt suurest allüksusest ja väikesest allüksusest. Alamüksused sünteesitakse tuumas tuuma poolt. Ribosoomid on oma olemuselt ainulaadsed, kuna need sisaldavad messenger RNA sidumissaiti ja kahte RNA ülekandmiseks seondumise saiti RNA asukohas suures ribosoomi alamühikus. Väike ribosomaalne subühik kinnitub messenger RNA molekuliga ja samaaegselt initsiaatori ülekande RNA molekul tunneb ära ja seondub teatud ribosomaalse RNA molekuli teatud koodonjärjestusega tõlge. Järgmisena sisaldab rRNA funktsioon suurt ribosomaalset subühikut, mis ühendab vastloodud kompleksi, seejärel mõlemad ribosomaalsed subühikud liikuda mööda messenger RNA molekuli, kui nad tõlgivad koodoneid kogu polüpeptiidahelas, kui nad läbivad neid. Ribosomaalne RNA loob peptiidsidemed aminohapete vahel polüpeptiidahelas. Kui messenger RNA molekulil on saavutatud lõppkoodon, lõpeb translatsiooniprotsess ja polüpeptiidahel vabastatakse ülekantav RNA molekul, mille ajal jaguneb ribosoom tagasi suurteks ja väikesteks allüksusteks nagu need olid tõlke alguses faas.

DNA protsess RNA-ks ja valkude produkt võib toimuda hämmastavalt kiiresti. RNA eraldub DNA ahelast peaaegu kohe. Sel viisil saab lühikese aja jooksul täpselt samast geenist teha palju RNA koopiaid. Täiendavate RNA molekulide sünteesi saab alustada enne esimese RNA valmimist, et see saaks RNA kiiresti toota. Kui RNA molekulid jälgivad üksteist tähelepanelikult, saavad nad inimestel ja loomadel kumbki liikuda umbes 20 nukleotiidi sekundis. Ühes geenis võib tunni jooksul esineda üle 1000 transkriptsiooni.

Ribosomaalne RNA ammendumine on RNA kõige rikkalikum komponent, kuna see sisaldab enamikku üle 80-90 protsenti kogu RNA-st rakus. Ribosomaalse RNA ammendumine on siis, kui kogu RNA proovist eemaldatakse rRNA osaliselt paremini uurida RNA sekveneerimisreaktsiooni, et keskenduda RNA proovi kahele muule osale transkriptsioon.

Rakkudes saab toota veel kolme tüüpi RNA-d. Väikese tuuma-RNA funktsioon tuuma mitmesugustes protsessides, näiteks eelsõnumitooja RNA splaissimine. Väike nukleolaarne RNA töötleb ja modifitseerib keemiliselt ribisomaalset RNA-d. Muud RNA tüübid, mis ei ole kodeerivad üksused, toimivad rakuprotsessides nagu telomeer sünteesi, inaktiveerides X-kromosoomi ja transportides valke endoplasmaatilisse võrku hea raku jaoks tervis.

RNA viirusel on geneetilise materjali tuum, mis saadakse raku DNA-st. Sellel on tavaliselt valgu kaitsekapsid ja veelgi kaugemaks kaitseks lipiidide ümbris. RNA viirus kinnitub peremeesrakku, tungib sellesse, paljundab geneetilist materjali ja loob rakust kaitsva kapsiidi. RNA viirused talletavad RNA, mitte DNA geneetilist materjali.

Kõik terved rakud talletavad DNA-s geneetilist materjali. RNA-d kasutatakse ainult siis, kui DNA replikeeritakse, et moodustada RNA ja sünteesida tervete rakkude eluks vajalikke valke. DNA on palju stabiilsem kui RNA, seega teeb DNA rakkude jagunemisel väga vähe vigu RNA ebastabiilsus ja selle replikatsioon võivad teha palju vigu ja paljunemiseks võib see isegi endaga suhelda viirus. RNA võib teha kuni ühe vea üle 10 000 nukleotiidi iga kord, kui see kopeeritakse. Samuti suudab see geneetilisi vigu parandada palju vähem kui DNA. Kui immuunsüsteem õpib viirust ära tundma, moodustab see viiruse vastu võitlemiseks antikehi. Viirused võivad muteeruda, nii et immuunsüsteem ei suuda seda ära tunda ja siis võib see paljuneda. See võimaldab RNA viirustel levida palju kiiremini kui DNA viirused.

Ellujäänud viirus võib end RNA järjestuse kaudu paljuneda uutes rakkudes ja selle tulemusel võib tuhandeid rakke, mida ta paljundab, sisaldades viirust. RNA viirused arenevad kiiremini kui ükski tegelik elusorganism. RNA viirusega nakatunud rakkude kõrge mutatsioonimäär ei ohusta viiruse ellujäämist.

Eksisteerib kahte tüüpi RNA viirusi. Need võivad olla kas üheahelalised, tundlikud või keerdunud antisense ahelatena. Kaheahelalise antenniga RNA viirused peavad kõigepealt muutuma ja muundama end üheahelalise sensoorseks RNA-ks. See võimaldab peremeesrakul olla ribosoomide loetavas vormis. A-gripi viirus hoiab vajalikud ensüümid viiruse nukleiinhappe südamiku lähedal. Kui see muutub antisenssist sensoorseks RNA-ks, saavad seda rakus olevad ribosoomid lugeda viirusvalkude ehitamiseks ja paljunemiseks.

Mõned RNA viirused talletavad oma teavet teatud ahelas, nii et raku ribosoomid saavad seda lugeda, ja see toimib nagu tavaline messenger RNA. Sel juhul sünteesivad ribosoomid RNA transkripti ja loovad nii antisense viiruseraku kasutage seda mallina, et sünteesida rohkem viiruslikke RNA-sid koos rakkude jaoks vajalike valkudega elama. Üks seda tüüpi surmavamaid viirusi on C-hepatiit.

Retroviiruse näideteks on HIV ja AIDS. Nad hoiavad oma geneetilist materjali RNA kujul, kuid kasutavad pöördtranskriptsiooni ensüümi, et muuta oma RNA nakatunud rakus DNA-ks. See võimaldab peremeesrakkudes teha palju koopiaid, nii et viirus võib kiiresti nakatada suure hulga rakke.

Koroonaviirused on samuti RNA viirused. Need nakatavad peamiselt inimeste ülemisi hingamisteid ja seedetrakti. SARS-CoV on tõsine viirus, mis nakatab nii ülemisi hingamisteid kui ka alumisi hingamisteid ja hõlmab ka seedetrakti distressi. Koronaviirused on märkimisväärne protsent kõigist tavalistest külmetushaigustest. Rinoviirused on nohu peamine põhjus. Konronaviirused võivad põhjustada ka kopsupõletikku.

SARS on raske äge respiratoorne sündroom ja see sisaldab RNA geene, mis muteeruvad väga aeglaselt. SARS kandub aevastamisest või köhimisest õhus olevate hingamisteede tilkade kaudu teiste nakatamiseks.

Noroviiruse nakkused said kuulsaks kruiisilaevadel esinemise ja Norwalki-laadseteks viirusteks nimetamise tõttu. Need põhjustavad gastroenteriiti ja see levib inimeselt teisele rooja-suu kaudu. Kui nakatunud inimene töötab köögis, võivad nad toitu saastata, kui viirus on käes ja kindaid ei kanna.