몫:
RNA 기능, 구조 및 유형
그 RNA 또는 RNA (리보 핵산)은 진핵 생물, 원핵 생물 및 바이러스에 존재하는 핵산의 한 유형입니다. 그것의 구조에 질소 염기의 네 가지 유형을 포함하는 뉴클레오티드의 중합체이다 : 아데닌, 구아닌, 시토신 및 우라실.
RNA는 일반적으로 단일 밴드 (일부 바이러스 제외), 선형 또는 일련의 복잡한 구조를 형성하는 것으로 발견됩니다. 사실 RNA는 DNA 이중 나선에서 관찰되지 않는 구조적 역 동성을 가지고 있습니다. RNA의 다른 유형에는 아주 다양한 기능이 있습니다.
Ribosomal RNA는 세포에서 단백질의 합성을 담당하는 구조 인 리보솜의 일부입니다. 메신저 RNA는 중개자 역할을하여 유전자 정보를 리보솜으로 전달하며, 메시지를 뉴클레오티드 서열에서 아미노산 서열로 번역한다.
전달 RNA는 서로 다른 종류의 아미노산을 활성화하고 리보솜에 전달하는 역할을합니다. 메신저 RNA의 서열을 인식하는 각 아미노산에 대한 전달 RNA 분자가 있습니다.
또한, 단백질 합성에 직접 관여하지 않고 유전자 조절에 관여하는 RNA의 다른 유형이있다.
색인
- 1 구조
- 1.1 뉴클레오타이드
- 1.2 RNA 사슬
- RNA를 안정화시키는 힘
- 2 RNA와 기능의 유형
- 2.1 메신저 RNA
- 2.2 리보솜 RNA
- 2.3 RNA 전달
- 2.4 MicroRNA
- 2.5 뮤트 RNA
- 3 DNA와 RNA의 차이점
- 4 기원과 진화
- 5 참고
구조
RNA의 기본 단위는 뉴클레오타이드입니다. 각 뉴클레오타이드는 질소 염기 (아데닌, 구아닌, 시토신 및 우라실), 오탄당 및 인산염 그룹.
뉴클레오타이드
질소 염기는 두 가지 기본 화합물, 즉 피리 미딘 및 퓨린으로부터 유도된다.
퓨린으로부터 유도 된 염기는 아데닌 및 구아닌이고, 피리 미딘으로부터 유도 된 염기는 시토신 및 우라실이다. 이들이 가장 일반적인 염기이지만 핵산은 빈번하지 않은 다른 유형의 염기도 나타낼 수 있습니다.
오탄당은 d- 리보스 단위이다. 따라서 RNA를 구성하는 뉴클레오타이드를 "리보 뉴클레오타이드".
RNA 사슬
뉴클레오타이드는 인산염 그룹과 관련된 화학 결합으로 서로 연결되어 있습니다. 이들을 형성하기 위해, 뉴클레오타이드의 5 '말단에있는 인산기가 다음 뉴클레오타이드의 3'말단에있는 수산기 (-OH)에 붙어서 포스 포디 에스테르 유형 결합을 만든다..
핵산 사슬을 따라, 포스 포디 에스테르 결합은 동일한 배향을 갖는다. 그러므로, 3 '과 5'말단을 구별하는 가닥의 극성이있다.
전통적으로, 핵산의 구조는 왼쪽의 5 '말단과 오른쪽의 3'말단으로 표시됩니다.
DNA 전사의 RNA 생성물은 염기가 쌓여 나선 형태로 오른쪽으로 향하는 단순 사슬이다. 퓨린 사이의 상호 작용은 두 개의 피리 미딘 사이의 상호 작용보다 훨씬 크기가 커서.
RNA에서는 DNA의 이중 나선과 마찬가지로 전통적인 2 차 구조와 참조를 말할 수 없습니다. 각 RNA 분자의 3 차원 구조는 독특하고 복잡하며 단백질과 유사합니다 (논리적으로 우리는 단백질의 구조를 세계화 할 수 없습니다).
RNA를 안정화시키는 힘
RNA의 안정화에 기여하는 약한 상호 작용, 특히 고리가 서로 위에있는 염기의 스태킹이 있습니다. 이 현상은 또한 DNA 헬릭스의 안정성에 기여합니다.
RNA 분자가 상보 적 서열을 발견하면, 그들은 결합하여 오른쪽으로 향하는 이중 사슬 구조를 형성 할 수있다. 우세한 형태는 유형 A; Z 형은 실험실에서만 입증되었지만 B 형은 관찰되지 않았다..
일반적으로, RNA의 말단에 위치하며 (UUGG와 같은) 짧은 서열이 있으며, RNA를 형성하는 특이성을 갖는다 루프 안정. 이 서열은 RNA의 3 차원 구조의 접힘에 관여한다.
또한, 수소 결합은 전형적인 염기쌍 (AU 및 CG)이 아닌 다른 부위에서 형성 될 수있다. 이러한 상호 작용 중 하나는 리보스의 2'-OH와 다른 그룹.
RNA에서 발견되는 다양한 구조의 희석은이 핵산의 다중 작용을 입증하는 역할을한다.
RNA와 기능의 유형
RNA에는 정보와 기능의 두 종류가 있습니다. 첫 번째 그룹은 단백질 합성에 참여하고 프로세스 중개자 역할을하는 RNA를 포함한다. 정보 RNA는 전령 RNA.
대조적으로, 두 번째 클래스에 속하는 RNA는 새로운 단백질 분자를 생성시키지 않으며 RNA 자체는 최종 생성물입니다. 이들은 전이 RNA와 리보솜 RNA입니다..
포유류 세포에서 RNA의 80 %는 리보솜 RNA이고, 15 %는 전사 RNA이며, 작은 부분 만이 전령 RNA에 해당합니다. 이 세 가지 유형은 단백질 생합성을 위해 협력 적으로 작용합니다.
작은 핵 RNA, 작은 세포질 RNA 및 microRNA가 있습니다. 다음으로 가장 중요한 유형에 대해 자세히 설명합니다.
메신저 RNA
진핵 생물에서 DNA는 핵에 국한되어 있으며, 단백질 합성은 세포의 세포질에서 일어난다. 리보솜이 위치한다. 이 공간적 분리를 위해서는 핵에서 세포질로 메시지를 운반하는 매개체가 있어야하며 그 분자는 전령 RNA.
메신저 RNA는 간략화 된 mRNA로 DNA에 코드화 된 정보를 포함하고 기능성 단백질을 생성 할 아미노산 서열을 지정하는 중간 분자이다.
용어 메신저 RNA는 DNA에 변이에서 메시지를 전달 RNA 부분을 설명하기 위해 곱과 자크 모노 리크에 의해 1961 년에 제안되었다.
DNA 가닥에서 mRNA를 합성하는 과정은 전사 (transcription)로 알려져 원핵 생물과 진핵 생물 사이에서 차별적으로 일어난다.
유전자 발현은 여러 요소에 의해 좌우되며 각 세포의 필요에 따라 달라집니다. 전사는 시작, 신장 및 종결의 세 단계로 나뉘어집니다..
전사
각 세포 분열에서 일어나는 DNA 복제 과정은 전체 염색체를 복제합니다. 그러나 전사 과정은 훨씬 더 선택적이며, DNA 가닥의 특정 단편을 처리하는 데만 사용되며 프라이머가 필요하지 않습니다..
있음 대장균 -생물학에서 가장 잘 연구 된 박테리아는 DNA의 이중 나선이 푸는 것으로 시작하여 전사 루프가 형성됩니다. RNA 중합 효소는 RNA를 합성하는 역할을 담당하며, 전사가 계속되면 DNA 가닥은 원래 형태로 되돌아 간다..
개시, 신장 및 종료
전사는 DNA 분자의 무작위 부위에서 시작되지 않는다. 프로모터라고 불리는이 현상을위한 전문 사이트가 있습니다. 있음 대장균 RNA 중합 효소는 백색 영역 위의 몇 염기 쌍과 결합한다.
전사 인자가 결합 된 서열은 다른 종들 사이에서 상당히 보존되어있다. 가장 잘 알려진 프로모터 서열 중 하나는 TATA 박스.
신장시 RNA 폴리머 라제 효소는 5 '에서 3'방향을 따라 3'-OH 말단에 새로운 뉴클레오티드를 추가합니다. 히드 록 실기는 친핵체 (nucleophile)로서 작용하여 첨가 될 뉴클레오타이드의 알파 포스페이트 (alpha phosphate)를 공격한다. 이 반응은 피로 포스페이트.
오직 한 가닥의 DNA만을 사용하여 3 '에서 5'방향 (새로운 RNA 가닥의 반 평행 형태)으로 복사 된 전달 RNA를 합성합니다. 첨가 될 뉴클레오타이드는 A와 짝을 지어서 U와 C와 함께 짝을 지어서 염기쌍을 형성해야합니다.
RNA 중합 효소는 시토신과 구아닌이 풍부한 부위를 발견하면 그 과정을 멈춘다. 마지막으로, 새로운 전령 RNA 분자는 복합체로부터 분리된다.
원핵 생물에서의 전사
원핵 생물에서, 전달 RNA 분자는 하나 이상의 단백질을 코딩 할 수있다.
mRNA가 단백질이나 폴리펩티드를 독점적으로 코딩 할 때 monocistronic mRNA라고 부르지 만 하나 이상의 단백질 산물을 codifies한다면 mRNA는 polycistronic이다 (이 문맥에서 cistron은 유전자를 지칭한다).
진핵 생물에서의 전사
진핵 생물에서 대다수의 mRNA는 모노 사이 스 트로닉 (monocistronic)이며 전사 기계는이 계보에서 훨씬 더 복잡합니다. 이들은 각각 I, II 및 III으로 표시되는 3 개의 RNA 폴리머 라제.
I는 pre-rRNA 합성을 담당하고, II는 전령 RNA 및 일부 특수 RNA를 합성합니다. 마지막으로, III는 전달 RNA, 5S 리보솜 및 기타 작은 RNA를 담당합니다.
진핵 생물에서의 메신저 RNA
메신저 RNA는 진핵 세포에서 일련의 특이 적 변형을 거친다. 첫 번째 단계는 5 '끝 부분에 "뚜껑"을 추가하는 것입니다. 화학적으로, 뚜껑은 유형 5 ', 5'- 트리 포스페이트의 결합에 의해 말단에 고정 된 7- 메틸 구아닌의 잔기이다.
이 영역의 기능은 RNA를 리보 뉴 클레아 제 (RNA를 더 작은 성분으로 분해하는 효소).
또한, 3 '말단의 제거가 일어나고 80 내지 250 개의 아데닌 잔기가 첨가된다. 이 구조는 polyA "tail"로 알려져 있으며 여러 단백질의 결합 영역 역할을합니다. 원핵 생물이 꼬리 polyA를 획득하면 그 분해를 자극하는 경향이있다.
반면에,이 메신저는 인트론으로 전사됩니다. 인트론은 유전자의 일부가 아니지만 서열을 "방해"하는 DNA 서열입니다. 인트론은 번역되지 않으므로 메신저에서 제거해야합니다..
대부분의 척추 동물 유전자는 히스톤을 암호화하는 유전자를 제외하고 인트론을 가지고 있습니다. 유사하게, 유전자 내 인트론의 수는 이들 중 몇 개에서 수십 가지까지 다양 할 수있다.
접합 RNA
그 s치장 RNA 또는 스 플라이 싱 공정은 전령 RNA에서 인트론을 제거하는 것을 포함한다.
핵 또는 미토콘드리아 유전자에서 발견 된 일부 인트론은 접합 효소 또는 ATP의 도움없이. 대신, 공정은 에스테르 교환 반응에 의해 수행된다. 이 메커니즘은 섬모가있는 protozoon에서 발견되었습니다. 테트라 히 마나 테모 필라.
대조적으로, 그들 자신의 것을 중재 할 수없는 또 다른 메신저 집단이있다 접합, 그래서 그들은 추가 기계가 필요합니다. 이 그룹에는 꽤 많은 수의 핵 유전자가 들어있다..
의 과정 접합 그것은 spiceosome 또는 splicing complex라고 불리는 단백질 복합체에 의해 매개된다. 이 시스템은 nuclear small ribonucleoproteins (RNP) 라 불리는 특화된 RNA 복합체로 구성되어 있으며,.
RNP에는 U1, U2, U4, U5 및 U6의 5 가지 유형이 있습니다. 이들은 핵에서 발견되고 접합.
그 접합 하나 이상의 유형의 단백질을 생산할 수 있습니다. 접합 대안 적으로, 엑손은 차별적으로 배열되어있어 다양한 종류의 메신저 RNA.
리보솜 RNA
Ribosomal RNA는 줄기 세포에서 발견되며 단백질의 생합성에 관여한다. 따라서 모든 세포의 필수 구성 요소입니다..
Ribosomal RNA는 단백질 분자 (약 100 개 정도)와 결합하여 리보솜 성 presubunidades를 일으킨다. 그들은 Svedberg 단위의 문자 S로 표시되는 침강 계수에 따라 분류됩니다.
ribosome은 major subunit과 minor subunit의 두 부분으로 구성됩니다. 두 subunits는 원핵 생물과 진핵 생물 사이에서 침강 계수의 관점에서 다르다.
원핵 생물은 큰 50S subunit과 작은 30S subunit을 가지고있는 반면, 진핵 생물에서는 large subunit이 60S이고 small 40S subunit.
ribosomal RNA를 암호화하는 유전자는 nucleolus에 있으며, nucleus는 막의 경계가없는 특정 핵 영역입니다. Ribosomal RNA는 RNA 중합 효소 I에 의해이 영역에서 전사됩니다.
다량의 단백질을 합성하는 세포에서; 핵은 탁월한 구조입니다. 그러나, 문제의 세포가 많은 단백질 생성물을 필요로하지 않을 때, nucleolus는 거의 지각 할 수없는 구조입니다..
리보솜 RNA의 가공
대형 60S ribosomal subunit은 28S 및 5.8S 단편과 관련이 있습니다. 작은 소단위 (40S)와 관련하여, 18S.
고등 진핵 세포에서 pre-rRNA는 RNA 중합 효소 I을 포함하는 45S의 전사 단위로 코딩됩니다.이 전사 물은 성숙한 리보솜 RNA 28S, 18S 및 5.8S에서 처리됩니다.
합성이 계속됨에 따라 pre-rRNA는 서로 다른 단백질과 결합하여 리보 뉴클레오타이드 입자를 형성합니다. 이것은 리보오스의 2'-OH 그룹의 메틸화 및 우리 딘 잔기의 슈도우루딘 (pseudouridine)으로의 전환을 포함하는 일련의 후속적인 변형을 겪는다..
이러한 변화가 일어날 지역은 pre-rRNA에 부착 할 수있는 150 개 이상의 작은 nucleolar RNA 분자에 의해 조절됩니다.
나머지 pre-rRNA와는 달리, 5S는 뉴 클레오 즘에서 nucleolus 내부가 아니라 RNA polymerase III에 의해 전사됩니다. 합성 후, nucleolus로 옮겨 28S 및 5.8S와 조립하여 리보솜 단위를 형성합니다.
조립 과정의 마지막에, 서브 유닛은 핵 공극에 의해 세포질로 전달된다.
폴리 리보솜
메신저 RNA의 분자가 하나 이상의 리보솜과 결합하여 동시에 여러 단백질의 기원을 제공 할 수 있습니다. 번역 과정이 진행됨에 따라 메신저의 끝은 자유롭고 또 다른 리보솜에 의해 채취되어 새로운 합성을 시작합니다.
따라서, 메신저 RNA의 단일 분자에서 그룹화 된 리보솜 (3 ~ 10 개)을 발견하는 것이 일반적이며,이 그룹을 폴리 리보솜.
RNA 전달
전달 RNA는 단백질 합성 과정이 진행됨에 따라 아미노산을 전달합니다. 그들은 약 80 개의 뉴클레오타이드 (메신저 RNA와 비교하여 "작은"분자).
구조는 3 개의 팔이있는 세 포와 유사한 겹과 십자가를가집니다. 한쪽 말단에는 아데 닐 고리가 있으며, 여기서 리보스의 수산기는 수송 될 아미노산에 대한 결합을 매개한다.
다른 전달 RNA는 단백질을 형성하는 20 개의 아미노산 중 하나와 독점적으로 결합합니다. 즉, 단백질의 기본 구성 요소를 운반하는 매개체입니다. 아미노산과 함께 전달 RNA 복합체는 aminoacyl-tRNA라고 불린다..
또한 리보솜 덕분에 일어나는 번역 과정에서 각 전달 RNA는 전령 RNA의 특정 코돈을 인식합니다. 그것이 인식되면, 상응하는 아미노산이 유리되어 합성 된 펩타이드의 일부가된다.
전달되어야하는 아미노산의 유형을 알아보기 위해 RNA는 분자의 중간 영역에 위치한 "안티코돈 (anticodon)"을 가지고있다. 이 안티코돈은 메신저 DNA에 존재하는 상보적인 염기와 수소 결합을 형성 할 수있다.
마이크로 RNA
MicroRNAs 또는 mRNAs는 유전자의 발현을 조절하는 21 ~ 23 개 뉴클레오타이드의 짧은 가닥 형태의 단일 가닥 RNA입니다. 그것은 단백질로 번역되지 않기 때문에, 일반적으로 non-coding RNA라고 불립니다.
다른 유형의 RNA와 마찬가지로 마이크로 RNA의 처리는 복잡하며 일련의 단백질.
마이크로 RNA는 유전자의 최초 전 사체에서 유래 된 mRNA-pri 라 불리는 더 긴 전구체로부터 발생한다. 세포의 핵에서 이러한 전구체는 마이크로 프로세서 복합체에서 변형되고 그 결과는 pre-miRNA입니다..
pre-mRNA는 RNA 유발 유도 인자 복합체 (RISC)를 조립하는 Dicer라는 효소에 의해 세포질에서 계속 진행되는 70 개의 뉴클레오타이드 포크이며, 마지막으로 mRNA가 합성된다..
이러한 RNA는 특정 메신저 RNA를 보완하기 때문에 유전자의 발현을 조절할 수 있습니다. miRNA는 표적과 결합 할 때 전령을 억압하거나 심지어 퇴화시킬 수 있습니다. 결과적으로, 상기 리보솜은 상기 전사 물을 번역 할 수 없다.
RNA 침묵
특정 유형의 마이크로 RNA는 소위 RNA라고도하는 소 간섭 RNA (siRNA)입니다. 그들은 특정 RNA의 발현을 방해하는 20-25 개의 짧은 RNA이다..
그들은 관심있는 유전자를 침묵시켜 그 기능을 연구 할 수 있기 때문에 매우 유망한 연구 도구이다.
DNA와 RNA의 차이점
DNA와 RNA는 핵산이며 처음에는 매우 유사하게 보일 수 있지만 화학적 및 구조적 성질이 서로 다릅니다. DNA는 이중 밴드 분자이고 RNA는 단순한 밴드입니다..
따라서 RNA는보다 다양한 분자이며 3 차원의 다양한 형태를 채택 할 수 있습니다. 그러나 특정 바이러스는 유전 물질에 이중 가닥 RNA를 가지고있다..
RNA 뉴클레오타이드에서 당 분자는 리보오스 인 반면 DNA에서는 산소 원자 만 존재하는 데 오존 리보스 (deoxyribose)이다.
DNA와 RNA 골격에서 포스 포디 에스테르 결합은 느린 가수 분해 과정을 거치고 효소가 존재하지 않는 경향이 있습니다. 알칼리성의 조건 하에서, RNA는 급속하게 가수 분해됩니다 - 여분의 수산기로 인해 - DNA는 그렇지 않습니다..
유사하게, DNA에서 뉴클레오타이드를 구성하는 질소 염기는 구아닌, 아데닌, 티민 및 시토신; 반면에, 티민에서 RNA는 우라실로 대체됩니다. DNA의 티민처럼 우라실은 아데닌과 쌍을 이룰 수 있습니다..
기원과 진화
RNA는 동시에 정보를 저장하고 화학 반응을 촉진 할 수있는 유일한 알려진 분자입니다. 따라서 몇몇 저자들은 RNA 분자가 생명의 기원에서 매우 중요하다고 제안했다. 놀랍게도, 리보솜의 기질은 다른 RNA 분자.
리보 자임의 발견은 "효소"의 생화학 적 재 정의를 이끌어 냈는데 왜냐하면 그 용어는 촉매 활성이있는 단백질에만 독점적으로 사용 되었기 때문에 첫 번째 생명체가 유전 물질로 RNA만을 사용하는 시나리오를 유지하는 데 도움이되었습니다.
참고 문헌
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