Ribonukleinsyra (RNA) är en kemisk förening som finns i celler och virus. I celler kan den delas in i tre kategorier: Ribosomal (rRNA), Messenger (mRNA) och Transfer (tRNA). Medan alla tre typer av RNA kan hittas i ribosomer, proteinfabrikerna i celler, fokuserar denna artikel på de två senare, som inte bara finns inom ribosomer, men existerar fritt i cellkärnan (i celler som har kärnor) och i cytoplasman, huvudcellfacket mellan kärnan och cellen membran. De tre typerna av RNA fungerar dock tillsammans.
Vad är RNA?
mRNA och tRNA finns i kedjor som består av byggstenar som kallas RNA-nukleotider. Var och en av dessa byggnukleotider består av ett socker som kallas ribos, en högenergisk kemisk grupp, kallad fosfat, och en av fyra möjliga "kvävehaltiga baser" ringade eller dubbelringade strukturer vars bakgrund inte bara är uppbyggd av kolatomer utan även från många kväveatomer (se figur). Nukleotider ansluter till varandra via fosfat- och sockergrupperna, som bildar en "ryggrad" till vilken kvävebaserna är fästa, en för varje ribossocker.
RNA: s fyra kvävebaser
I de flesta fall finns fyra baser i RNA. Två av dessa, adenin (A) och guanin (G), innehåller två kemiska ringar och kallas puriner. De andra två, som var och en innehåller en kemisk ring, är cytosin (C) och uracil (U), och de kallas pyrimidiner.
Syntes av mRNA och tRNA
mRNA och tRNA syntetiseras genom processer som kallas "basparning" och "transkription", varvid en kedja av RNA läggs ned, bredvid en sträng av deoxiribonukleinsyra (DNA). I bakterier och archaea, två av de tre stora delarna av livet på jorden, sker RNA-syntes längs en enda kromosom (och organiserad struktur bestående av en DNA-tråd och olika proteiner). I den andra livsdelningen, eukarya, sker RNA-syntes i kärnan, där DNA är förpackat i en av flera kromosomer. Både mRNA och tRNA innehåller information i form av specifika sekvenser av de fyra möjliga baserna i var och en av deras nukleotider. Dessa sekvenser syntetiseras i sin tur baserat på sekvensen av nukleotider i DNA, specifikt sektion av DNA (kallas genen) som användes för att syntetisera RNA-strängen under basparningen bearbeta.
Funktion av mRNA
Varje molekyl, eller kedja, av mRNA bär instruktioner om hur man ansluter flera "aminosyror" till en peptidkedja, som blir ett protein. På samma sätt som nukleotider är byggstenar för RNA, är aminosyror byggstenar för proteiner. Evolution har producerat en "genetisk kod" där var och en av livets 20 aminosyror kodas för av en serie av tre kvävebaser i RNA-nukleotider. Således motsvarar varje triplett av RNA-nukleotider en aminosyra och sekvensen av nukleotider dikterar sekvensen av aminosyror som kommer att kopplas till peptidkedjan som bildar ett protein. Medan i vissa fall en aminosyra kan representeras av flera nukleotidtripletter, kallade kodoner, representerar varje kodon på RNA endast en aminosyra. Av denna anledning sägs den genetiska koden vara "degenererad".
Funktion av tRNA
Medan mRNA innehåller "meddelandet" om hur man sekvenserar aminosyror i en kedja, är tRNA den faktiska översättaren. Översättning av RNA-språket till proteinets språk är möjligt eftersom det finns många former av tRNA, var och en representerar en aminosyra (proteinbyggsten) och kan kopplas till ett RNA kodon. Således har exempelvis tRNA-molekylen för aminosyran alanin ett område eller bindningsställe för alanin och ett annat bindningsställe för de tre RNA-nukleotiderna, kodonet, för alanin.
Översättning förekommer i ribosomer
Processen med att översätta RNA-kodonsekvenser till aminosyrasekvenser och därmed till specifika proteiner faktiskt kallas "översättning". Det förekommer i ribosomer, som är gjorda av rRNA och en mängd olika proteiner. Under översättning passerar en mRNA-sträng genom en ribosom, som ett gammaldags kassettband som rör sig genom en bandläsare. När mRNA rör sig igenom binder tRNA-molekyler som bär lämplig aminosyra till det RNA-kodon som de matchas med, och aminosyrasekvensen sätts ihop.