Wat is enkelstrengs RNA?

Er zijn drie essentiële macromoleculen in alle soorten leven. Ribonucleïnezuur (RNA) is een van deze drie, en RNA heeft het verbazingwekkende vermogen als een enkelstrengs molecuul om driedimensionale vormen aan te nemen door middel van de meervoudige waterstofbinding die zijn secundaire structurele steiger vormt. De andere twee essentiële macromoleculen zijn deoxyribonucleïnezuur (DNA) en eiwitten; van deze twee heeft RNA veel overeenkomsten met eiwitten in functie en overeenkomsten met DNA in chemische structuur. Er zijn ook dubbelstrengs RNA, maar ze zijn zeldzaam. Enkelstrengs RNA katalyseert biologische reacties, is een ontvanger en zender voor cellulaire signalen en helpt bij de controle van genexpressies.

Vanaf 2011 is enkelstrengs RNA het voorwerp geweest van zeven Nobelprijzen. Veel onderzoek tussen de prijzen deed ontdekkingen van de taken van RNA, wat leidde tot aanzienlijke vooruitgang in de biologische en medische wetenschappen. Enkelstrengig RNA werd gevonden in 1868, maar werd niet correct gekenmerkt, en het was pas in 1959 dat het de focus kreeg van een Nobel, toen Ochoa en Kornberg de Nobelprijs in de geneeskunde ontvingen na het synthetiseren van RNA in een laboratorium door het gebruik van een enzym - opnieuw mischaracterized; het was geen echte synthese maar een degradatieprocedure. In de jaren zestig en zeventig werden nog twee prijzen uitgereikt voor ontdekkingen dat enkelstrengs RNA niet alleen genetische informatie kan dragen, maar ook werkt als een katalysator voor biologische reacties en voor de ontdekking dat retrovirussen RNA via DNA kunnen repliceren in DNA, waardoor dit type replicatie een tweerichtingsverkeer. In de jaren 1980 tot en met 2006 werden nog vier prijzen gegeven voor ontdekkingen in RNA-splitsing, meer katalyserende functies, microRNA-functies en RNA-transcriptie.

Enkelstrengs RNA is instrumenteel in eiwitsynthese; wanneer eiwitten worden gevormd in ribosomen, is het boodschapper-RNA (mRNA) dat de assemblage stuurt en samen met transfer-RNA (tRNA) begeleidende aminozuren levert om de eiwitten te binden en te vormen. De ribosomale fabrieken van eiwitten ontvangen genetische informatie van mRNA en de 80 nucleotiden van tRNA spelen een rol bij de vertaling van aminozuren naar de nieuw vormende eiwitten. Met het gebruik van DNA als een sjabloon transcribeert een enzym dat RNA-polymerase wordt genoemd RNA voor nieuwe strengen van enkelstrengs RNA. Ditzelfde enzym gebruikt sjablonen van RNA wanneer RNA-virussen zoals poliovirus proberen hun virusmateriaal te repliceren. Er is een methode om enkelstrengige RNA-functie te meten en te screenen, belangrijk om de binding tussen RNA en eiwitten te begrijpen. Nucleotide analoge interferentie mapping (NAIM) ontdekt de identiteit van bepaalde RNA-moleculen die minder goed binden aan eiwitten dan de bindingen van wild-type RNA, om het mediërende bindende gedrag met eiwitten beter te begrijpen.

Omdat RNA genetische informatie bevat, bevatten RNA-virussen replicaties van RNA in hun genoom, evenals een verscheidenheid aan eiwitten die door dat genoom worden gecodeerd. Sommige eiwitten beschermen dit virale genoom omdat het zich vertaalt naar een nieuwe celgastheer. Deze virussen met ingezeten RNA-replicaties wisselen op hun beurt DNA om en vormen nieuw enkelstrengs RNA dat virussen verder verspreidt. Er zijn vier groepen RNA-virussen die mazelen, bof, hondsdolheid, griep, gele koorts en paardenencefalitis verspreiden onder een groot aantal andere ziekten, en elke groep heeft zijn eigen methode voor het repliceren van een virusgenoom.

Het is bekend dat rhinovirussen, inclusief de verkoudheid, enkelstrengs RNA zijn dat repliceert in het cytoplasma van een cel door een virale protease te verwerken die resulteert in afgifte van eiwitten die zijn geïnfecteerd door een virus. Enkelstrengig RNA is ook gekoppeld aan een type ontsteking die verantwoordelijk kan zijn voor foetale hartfibrose die op een manier van auto-immuunreactie tot hartblokkade kan leiden, wat leidt tot aangeboren hartafwijkingen. Er zijn echter ontdekkingen over RNA die RNA kunnen gebruiken om genen in het lichaam die ziekte kunnen veroorzaken tot zwijgen te brengen. Wetende dat er kleine porties RNA zijn die de eiwitproductie verstoren, geloven sommigen op een dag dat enkelstrengs RNA geneesmiddelen rechtstreeks aan eiwitten zal leveren.