חומצה ריבונוקלאית (RNA) היא תרכובת כימית שקיימת בתוך תאים ווירוסים. בתאים ניתן לחלק אותו לשלוש קטגוריות: ריבוזומלי (rRNA), Messenger (mRNA) והעברה (tRNA). בעוד ששלושת סוגי ה- RNA ניתן למצוא בריבוזומים, מפעלי החלבון של התאים, מאמר זה מתמקד בשני האחרונים, שנמצאים לא רק בתוך ריבוזומים, אך קיימים באופן חופשי בגרעין התא (בתאים שיש בהם גרעינים) ובציטופלזמה, תא התא הראשי בין הגרעין לתא קְרוּם. שלושת סוגי ה- RNA, לעומת זאת, עובדים בקונצרט.
מה זה RNA?
mRNA ו- tRNA קיימים בשרשראות המורכבות מאבני בניין הנקראות RNA נוקלאוטידים. כל אחד מהנוקלאוטידים הבניינים הללו מורכב מסוכר הנקרא ריבוז, קבוצה כימית בעלת אנרגיה גבוהה, המכונה פוספט, ואחד מארבעה אפשריים. "בסיסים חנקניים" מבנים טבעתיים או טבעתיים כפולים אשר הרקע שלהם בנוי לא רק מאטומי פחמן אלא גם מאטומי חנקן רבים (ראה דמות). נוקליאוטידים מתחברים זה לזה באמצעות קבוצות הפוספט והסוכר, היוצרים "עמוד שדרה" אליו מחוברים בסיסי החנקן, אחד לכל סוכר ריבוז.
ארבעת הבסיסים החנקניים של RNA
ברוב המקרים, ארבעה בסיסים נמצאים ב- RNA. שניים מהם, אדנין (A) וגואנין (G), מכילים שתי טבעות כימיות ונקראים פורינים. שני האחרים, שכל אחד מהם מכיל טבעת כימית אחת, הם ציטוזין (C) ואורציל (U), והם נקראים פירימידינים.
סינתזה של mRNA ו- tRNA
mRNA ו- tRNA מסונתזים באמצעות תהליכים המכונים "זיווג בסיס" ו"תעתיק ", בהם מונחת שרשרת של RNA, לצד קווצה של חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA). בחיידקים ובארכאים, שניים משלושת חלוקות החיים העיקריות על פני כדור הארץ, מתרחשת סינתזת RNA לאורך כרומוזום יחיד (ומבנה מאורגן המורכב מחוט של DNA ושונים חלבונים). בחלוקה השנייה של החיים, eukarya, סינתזת ה- RNA מתרחשת בתוך הגרעין, שם ה- DNA נארז בתוך אחד מכרומוזומים נוספים. גם ה- mRNA וגם ה- tRNA מכילים מידע בצורה של רצפים ספציפיים של ארבעת הבסיסים האפשריים בכל אחד מהנוקלאוטידים שלהם. רצפים אלה, בתורם, מסונתזים על בסיס רצף הנוקלאוטידים ב- DNA, ובמיוחד ה- קטע של ה- DNA (המכונה הגן) ששימש לסינתזה של גדיל ה- RNA במהלך ההתאמה הבסיסית תהליך.
פונקציה של mRNA
כל מולקולה, או שרשרת, של mRNA נושאת הוראות כיצד לחבר כמה "חומצות אמינו" לשרשרת פפטיד, שהופכת לחלבון. באותה דרך שבה נוקלאוטידים הם אבני בניין עבור RNA, חומצות אמינו הן אבני בניין לחלבונים. האבולוציה ייצרה "קוד גנטי" שבו כל אחת מ -20 חומצות האמינו בחיים מקודדת על ידי סדרה של שלושה בסיסים חנקניים בנוקליאוטידים של ה- RNA. לפיכך, כל שלישיית נוקליאוטידים של RNA תואמת חומצת אמינו אחת, ורצף הנוקליאוטידים מכתיב את רצף חומצות האמינו שיקושרו לשרשרת הפפטיד היוצרת חלבון. בעוד שבמקרים מסוימים חומצה אמינית יכולה להיות מיוצגת על ידי שלישיות נוקליאוטידים מרובות, הנקראות קודונים, כל קודון ב- RNA מייצג רק חומצת אמינו אחת. מסיבה זו, נאמר שהקוד הגנטי "מנוון".
פונקציה של tRNA
בעוד ש- mRNA מכיל את "המסר" כיצד לרצף חומצות אמינו לשרשרת, tRNA הוא המתרגם בפועל. תרגום של שפת ה- RNA לשפת החלבון אפשרי מכיוון שיש הרבה צורות של tRNA, שכל אחת מהן מייצגת חומצת אמינו (אבן בניין חלבונית) ומסוגלת לקשר עם RNA קודון. כך, למשל, למולקולת tRNA לחומצת האמינו אלנין יש אזור או אתר קישור לאלנין ואתר קישור אחר לשלושת נוקליאוטידי ה- RNA, הקודון, לאלנין.
תרגום מתרחש בריבוזומים
תהליך תרגום רצפי קודונים של RNA לרצפי חומצות אמינו ובכך לחלבונים ספציפיים נקרא למעשה "תרגום". זה קורה בריבוזומים, אשר עשויים rRNA ומגוון של חלבונים. במהלך התרגום, גדיל של mRNA עובר דרך ריבוזום, כמו קלטת מיושנת שעוברת דרך קורא קלטות. כאשר ה- mRNA עובר, מולקולות tRNA הנושאות את חומצת האמינו המתאימה נקשרות לקודון ה- RNA אליו הם מותאמים, ורצף חומצות האמינו מורכב.