Что такое одноцепочечная РНК?

Есть три основных макромолекулы во всех видах жизни. Рибонуклеиновая кислота (РНК) является одной из этих трех, и РНК обладает удивительной способностью в виде одноцепочечной молекулы принимать трехмерные формы посредством множественных водородных связей, которые образуют ее вторичные структурные леса. Двумя другими необходимыми макромолекулами являются дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и белки; из этих двух РНК имеет много сходства с белками по функции и сходства с ДНК по химической структуре. Также есть двухцепочечная РНК, но они редки. Одноцепочечная РНК катализирует биологические реакции, является приемником и передатчиком для клеточных сигналов и помогает контролировать экспрессию генов.

По состоянию на 2011 год одноцепочечная РНК стала объектом семи Нобелевских премий. Много исследований между призами сделали открытия обязанностей РНК, что привело к значительным достижениям в области биологических и медицинских наук. Одноцепочечная РНК была обнаружена в 1868 году, но пока еще не охарактеризована, и только в 1959 году она получила фокус Нобелевской премии, когда Очоа и Корнберг получили Нобелевскую премию по медицине после синтеза РНК в лаборатории с использованием фермента - снова неправильно охарактеризовал; это был не настоящий синтез, а процедура деградации. В 1960-х и 1970-х годах были вручены еще два приза за открытия, что одноцепочечная РНК не только может нести генетическую информацию, но и как катализатор биологических реакций, так и за открытие того, что ретровирусы могут через ферменты реплицировать РНК в ДНК, делая этот тип репликации улица с двусторонним движением. В период с 1980-х по 2006 год были вручены еще четыре приза за открытия в области сплайсинга РНК, более катализирующих функций, функций микроРНК и транскрипции РНК.

Одноцепочечная РНК способствует синтезу белка; когда белки образуются в рибосомах, именно РНК-мессенджер (мРНК) направляет сборку и вместе с трансферной РНК (тРНК) доставляет сопровождающие аминокислоты для связывания и образования белков. Рибосомные фабрики белков получают генетическую информацию от мРНК, а 80 нуклеотидов тРНК способствуют трансляции аминокислот во вновь образующиеся белки. С использованием ДНК в качестве матрицы фермент, известный как РНК-полимераза, транскрибирует РНК для новых цепей одноцепочечной РНК. Этот же фермент использует матрицы РНК, когда РНК-вирусы, такие как полиовирус, пытаются реплицировать свой вирусный материал. Существует метод измерения и скрининга функции одноцепочечной РНК, который важен для понимания связи между РНК и белками. Нуклеотидное аналоговое интерференционное картирование (NAIM) обнаруживает идентичность определенных молекул РНК, которые связываются с белками менее хорошо, чем связывания РНК дикого типа, чтобы лучше понять посредническое поведение связывания с белками.

Поскольку РНК несет генетическую информацию, РНК-вирусы содержат репликации РНК в своем геноме, а также различные белки, кодируемые этим геномом. Некоторые белки защищают этот вирусный геном, поскольку он транслирует себя в новую клетку-хозяина. Эти вирусы с резидентной репликацией РНК, в свою очередь, осуществляют обратную транскрипцию ДНК и образуют новую одноцепочечную РНК, которая распространяет вирусы дальше. Существует четыре группы РНК-вирусов, которые распространяют корь, эпидемический паротит, бешенство, грипп, желтую лихорадку и энцефалит лошадей среди множества других заболеваний, и у каждой группы есть свой собственный метод репликации генома вируса.

Известно, что риновирусы, включая простуду, представляют собой одноцепочечные РНК, которые реплицируются в цитоплазме клетки путем обработки вирусной протеазы, что приводит к высвобождению белков, инфицированных вирусом. Одноцепочечная РНК также связана с типом воспаления, которое может быть ответственным за фиброз сердца плода, который может приводить к блокаде сердца в виде аутоиммунной реакции, приводящей к врожденным порокам сердца. Тем не менее, есть открытия в отношении РНК, которые могут использовать РНК для подавления генов в организме, которые могут вызвать заболевание. Зная, что есть небольшие порции РНК, которые мешают производству белка, некоторые полагают, что однажды одноцепочечная РНК доставит фармацевтические препараты непосредственно к белкам.