Ribonukleīnskābe ir līdzīga struktūra kā dezoksiribonukleīnskābei (DNS). Tomēr kā ģenētiskās informācijas nesējam tai ir tikai pakārtota loma. Kā informācijas buferis tas, cita starpā, kalpo arī kā ģenētiskā koda tulkotājs un raidītājs no DNS uz olbaltumvielām.
Kas ir ribonukleīnskābe?
Ribonukleīnskābe ir saīsināta gan angļu, gan vācu valodā kā RNS izraudzīts. Tās struktūra ir līdzīga DNS (dezoksiribonukleīnskābe) struktūrai. Tomēr atšķirībā no DNS tas sastāv tikai no vienas virknes. Viņu uzdevums cita starpā ir ģenētiskā koda pārnešana un translācija olbaltumvielu biosintēzē.
Tomēr RNS notiek dažādās formās un arī pilda dažādus uzdevumus. Īsākām RNS molekulām vispār nav ģenētiskā koda, bet tās ir atbildīgas par noteiktu aminoskābju transportēšanu. Ribonukleīnskābe nav tik stabila kā DNS, jo tai nav ilgstošas ģenētiskā koda glabāšanas funkcijas. Piemēram, mRNS gadījumā tas kalpo tikai kā buferis, līdz pārsūtīšana un tulkošana ir pabeigta.
Anatomija un struktūra
Ribonukleīnskābe ir virkne, kas sastāv no daudziem nukleotīdiem. Nukleotīds sastāv no savienojuma starp fosfāta atlikumu, cukuru un slāpekļa bāzi. Slāpekļa bāzes adenīns, guanīns, citozīns un uracils katrs ir saistīti ar cukura atlikumu (ribozi). Cukurs savukārt ir esterificēts divās vietās ar fosfāta atlikumu un veido tiltu ar to.
Slāpekļa bāze ir pretējā stāvoklī nekā cukurs. Cukura un fosfāta atlikumi pārmaiņus veido ķēdi. Tāpēc slāpekļa bāzes nav tieši saistītas viena ar otru, bet tās atrodas cukura pusē. Trīs secīgas slāpekļa bāzes sauc par tripletiem un satur noteiktas aminoskābes ģenētisko kodu. Vairāki tripleti pēc kārtas kodē polipeptīdu vai olbaltumvielu ķēdi.
Pretstatā DNS, ūdeņraža atoma vietā cukurs satur hidroksilgrupu 2 'stāvoklī. Turklāt slāpekļa bāzes timīns tiek apmainīts pret uracilu RNS. Šo mazo ķīmisko noviržu dēļ RNS, atšķirībā no DNS, parasti ir tikai vienpavedieni. Ribozes hidroksilgrupa arī nodrošina, ka ribonukleīnskābe nav tik stabila kā DNS. Montāžai un demontāžai jābūt elastīgai, jo pārraidei nepieciešamā informācija pastāvīgi mainās.
Funkcija un uzdevumi
Ribonukleīnskābe pilda vairākus uzdevumus. Tā kā ģenētiskā koda ilgtermiņa atmiņa parasti nav aktuāla. Tikai dažos vīrusos RNS kalpo par ģenētiskās informācijas nesēju. Citās dzīvās būtnēs šo uzdevumu pārņem DNS. RNS, cita starpā, darbojas kā ģenētiskā koda raidītājs un tulkotājs olbaltumvielu biosintēzē.
Par to ir atbildīga mRNA. Tulkots, mRNS nozīmē Messenger RNS vai Messenger RNS. Tas kopē informāciju par gēnu un transportē to uz ribosomu, kur, izmantojot šo informāciju, tiek sintezēts proteīns. Trīs blakus esošie nukleotīdi veido tā saukto kodonu, kas apzīmē noteiktu aminoskābi. Tādā veidā pakāpeniski tiek veidota aminoskābju polipeptīdu ķēde. Atsevišķās aminoskābes tiek transportētas uz ribosomu ar tRNS (pārsūtīšanas RNS) palīdzību. Tādējādi tRNS darbojas kā palīgmoleklis olbaltumvielu biosintēzē. Kā vēl viena RNS molekula rRNS (ribosomu RNS) ir iesaistīta ribosomu struktūrā.
Papildu piemēri ir asRNS (antisense RNS) gēnu ekspresijas regulēšanai, hnRNS (heterogēna kodola RNS) kā nobriedušas mRNS priekšgājējs, gredzenu regulēšanas ribowes, ribosīmi bioķīmisko reakciju katalizēšanai un daudz kas cits. RNS molekulas nedrīkst būt stabilas, jo dažādos laikos ir nepieciešami dažādi transkripti. Atdalītie nukleotīdi vai oligomēri tiek pastāvīgi izmantoti jaunai RNS sintēzei. Saskaņā ar Valtera Gilberta RNS pasaules hipotēzi, RNS molekulas veidoja visu organismu prekursorus. Pat šodien viņi ir vienīgie dažu vīrusu ģenētiskā koda nesēji.
Slimības
Saistībā ar slimībām ribonukleīnskābēm ir nozīme, jo daudziem vīrusiem ir tikai RNS kā ģenētiskais materiāls. Papildus DNS vīrusiem ir arī vīrusi ar vien- vai divpavedienu RNS. Ārpus dzīva organisma vīruss ir pilnīgi neaktīvs. Tam nav savas metabolisma. Tomēr, ja vīruss nonāk saskarē ar ķermeņa šūnām, tiek aktivizēta tā DNS vai RNS ģenētiskā informācija. Vīruss sāk pats vairoties ar saimniekorganisma šūnas organellu palīdzību.
Saimnieka šūnu pārprogrammē vīruss, lai iegūtu atsevišķus vīrusa komponentus. Vīrusa ģenētiskais materiāls nokļūst šūnas kodolā. Tieši tur tas tiek iestrādāts saimnieka šūnas DNS, pastāvīgi radot jaunus vīrusus. Vīrusi tiek izvadīti no šūnas. Process atkārtojas, līdz šūna nomirst. RNS vīrusu gadījumā RNS ģenētiskā informācija tiek transkribēta DNS, izmantojot fermentu reverso transkriptāzi. Retrovīrusi ir īpaša RNS vīrusu forma. Piemēram, HI vīruss ir viens no retrovīrusiem. Arī retrovīrusos enzīma reversā transkriptāze nodrošina vienpavediena RNS ģenētiskās informācijas pārnešanu saimnieka šūnas DNS.
Tur tiek ģenerēti jauni vīrusi, kas atstāj šūnu bez iznīcināšanas. Pastāvīgi veidojas jauni vīrusi, kas pastāvīgi uzbrūk citām šūnām. Retrovīrusi ir ļoti jutīgi pret mutācijām, tāpēc ar tiem ir grūti cīnīties. Kā terapija tiek izmantota vairāku sastāvdaļu kombinācija, piemēram, reversās transkriptāzes inhibitori un proteāzes inhibitori.
