Was ist einzelsträngige RNA?
Es gibt drei essentielle Makromoleküle in allen Arten des Lebens. Ribonukleinsäure (RNA) ist eine dieser drei Substanzen, und RNA besitzt die erstaunliche Fähigkeit, als Einzelstrangmolekül dreidimensionale Formen mithilfe der Mehrfachwasserstoffbindung anzunehmen, die sein sekundäres Strukturgerüst bildet. Die anderen beiden essentiellen Makromoleküle sind Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Proteine; Von diesen beiden hat RNA viele Ähnlichkeiten mit Proteinen in der Funktion und Ähnlichkeiten mit DNA in der chemischen Struktur. Es gibt auch doppelsträngige RNA, aber sie sind selten. Einzelsträngige RNA katalysiert biologische Reaktionen, ist Empfänger und Sender von zellulären Signalen und hilft bei der Kontrolle der Genexpression.
Seit 2011 wurde einzelsträngige RNA mit sieben Nobelpreisen ausgezeichnet. Zahlreiche Forschungsarbeiten zwischen den Preisen führten zu Entdeckungen der Aufgaben von RNA und zu bedeutenden Fortschritten in den biologischen und medizinischen Wissenschaften. Einzelsträngige RNA wurde 1868 gefunden, jedoch falsch charakterisiert, und erst 1959 erhielt sie den Nobelpreis, als Ochoa und Kornberg nach der Synthese von RNA in einem Labor unter Verwendung eines Enzyms erneut den Nobelpreis für Medizin erhielten uncharakterisiert; Es war keine echte Synthese, sondern ein Abbauprozess. In den 1960er und 1970er Jahren wurden zwei weitere Preise für die Entdeckung verliehen, dass einzelsträngige RNA nicht nur genetische Informationen enthalten kann, sondern auch als Katalysator biologischer Reaktionen fungiert und dass Retroviren mithilfe von Enzymen RNA in DNA replizieren können Diese Art der Replikation ist eine Einbahnstraße. In den 1980er bis 2006 wurden vier weitere Preise für Entdeckungen im Bereich RNA-Spleißung, mehr katalysierende Funktionen, microRNA-Funktionen und RNA-Transkription vergeben.
Einzelsträngige RNA spielt eine wichtige Rolle bei der Proteinsynthese. Wenn Proteine in Ribosomen gebildet werden, ist es die Messenger-RNA (mRNA), die den Aufbau steuert und zusammen mit der Transfer-RNA (tRNA) begleitende Aminosäuren liefert, um die Proteine zu binden und zu bilden. Die ribosomalen Fabriken von Proteinen erhalten genetische Informationen von mRNA und die 80 Nukleotide von tRNA sind maßgeblich an der Translation von Aminosäuren zu den neu gebildeten Proteinen beteiligt. Unter Verwendung von DNA als Matrize transkribiert ein als RNA-Polymerase bekanntes Enzym RNA für neue Stränge einzelsträngiger RNA. Dasselbe Enzym verwendet RNA-Templates, wenn RNA-Viren wie das Poliovirus versuchen, ihr Virenmaterial zu replizieren. Es gibt eine Methode zur Messung und zum Screening auf einzelsträngige RNA-Funktionen, die für das Verständnis der Bindung zwischen RNA und Proteinen wichtig sind. Das Nucleotide Analogue Interference Mapping (NAIM) entdeckt die Identität bestimmter RNA-Moleküle, die weniger gut an Proteine binden als an Wildtyp-RNA, um das vermittelnde Bindungsverhalten mit Proteinen besser zu verstehen.
Da RNA genetische Informationen enthält, enthalten RNA-Viren Replikationen von RNA in ihrem Genom sowie eine Vielzahl von Proteinen, die von diesem Genom kodiert werden. Einige Proteine schützen dieses virale Genom, da es sich in einen neuen Zellwirt umwandelt. Diese Viren mit residenten RNA-Replikationen reversieren wiederum die Transkription von DNA und bilden neue einzelsträngige RNA, die Viren weiter verbreitet. Es gibt vier Gruppen von RNA-Viren, die Masern, Mumps, Tollwut, Influenza, Gelbfieber und Pferdeenzephalitis unter einer Vielzahl anderer Krankheiten verbreiten. Jede Gruppe hat ihre eigene Methode zur Replikation eines Virusgenoms.
Es ist bekannt, dass Rhinoviren, einschließlich der Erkältung, einzelsträngige RNA sind, die sich im Zytoplasma einer Zelle replizieren, indem sie eine virale Protease verarbeiten, die zur Freisetzung von mit einem Virus infizierten Proteinen führt. Einzelsträngige RNA ist auch mit einer Art Entzündung verbunden, die für fetale Herzfibrose verantwortlich sein kann, die in Form einer Autoimmunreaktion zum Herzblock führen kann und zu angeborenen Herzfehlern führt. Es gibt jedoch Entdeckungen über RNA, bei denen RNA verwendet werden kann, um Gene im Körper zum Schweigen zu bringen, die Krankheiten verursachen können. In dem Wissen, dass es kleine Teile von RNA gibt, die die Proteinherstellung stören, glauben einige, dass einzelsträngige RNA eines Tages Pharmazeutika direkt an Proteine abgeben wird.