RNA , kısaltma ribonükleik asit , kompleks bileşiğin yüksek molekül ağırlığı hücresel fonksiyonları , protein sentezi ve yerine geçer DNA bir taşıyıcı olarak (deoksiribonükleik asit) genetik kodları bazı virüsler . RNA , farklı uzunluklarda lifler oluşturan, fosfodiester bağları ile bağlanmış riboz nükleotitlerinden (bir riboz şekerine eklenen azotlu bazlar) oluşur . RNA'daki azotlu bazlar ,DNA'daki timinin yerini alan adenin , guanin , sitozin ve urasildir .

RNA'nın riboz şekeri, beş karbon ve bir oksijenden oluşan döngüsel bir yapıdır . Riboz şeker molekülündeki ikinci karbon grubuna bağlı kimyasal olarak reaktif bir hidroksil (-OH) grubunun varlığı RNA'yı hidrolize eğilimli hale getirir . RNA'nın şeker yarımı (deoksiriboz) üzerinde aynı pozisyonda reaktif bir −OH grubu olmayan DNA ile karşılaştırıldığında bu kimyasal kararsızlığının, DNA'nın çoğu durumda genetik bilginin tercih edilen taşıyıcısı olarak gelişmesinin bir nedeni olduğu düşünülmektedir. organizmalardır. RNA molekülünün yapısı 1965 yılında RW Holley .

RNA tipik olarak tek sarmallı bir biyopolimerdir. Bununla birlikte, RNA zincirinde kendi kendini tamamlayan dizilerin varlığı, zincir içi baz çiftleşmesine ve ribonükleotid zincirinin, çıkıntılardan ve helislerden oluşan karmaşık yapısal formlara katlanmasına yol açar. RNA'nın üç boyutlu yapısı stabilitesi ve fonksiyonu için kritik öneme sahiptir, bu da riboz şekeri ve azotlu bazların zincire kimyasal gruplar (örneğin metil grupları ) bağlayan hücresel enzimler tarafından birçok farklı şekilde modifiye edilmesine izin verir . Bu tür değişiklikler kimyasal bağların oluşumunu sağlarRNA zincirindeki uzak bölgeler arasında, RNA zincirinde daha fazla stabilize olan RNA zincirinde karmaşık bükülmelere yol açar. Zayıf yapısal modifikasyonlara ve stabilizasyona sahip moleküller kolayca yok edilebilir. Örnek olarak, bir metil grubu (tRNA i Met ) içermeyen bir başlatıcı transfer RNA (tRNA) molekülünde , tRNA zincirinin 58. pozisyonundaki değişiklik molekülü dengesiz ve dolayısıyla işlevsiz kılar; fonksiyonel olmayan zincir, hücresel tRNA kalite kontrol mekanizmaları tarafından yok edilir.

Birçok RNA tipinden en iyi bilinen ve en yaygın olarak incelenen üçü, haberci RNA'dır (mRNA ), transfer RNA (tRNA) ve ribozomal RNA (rRNA ). Bu ve diğer RNA tipleri, enzimlere benzer şekilde öncelikle biyokimyasal reaksiyonlar gerçekleştirir. Bununla birlikte, bazıları hücrelerde karmaşık düzenleyici fonksiyonlara da sahiptir . Birçok düzenleyici sürece dahil olmaları, bollukları ve çeşitli işlevleri nedeniyle RNA'lar hem normal hücresel süreçlerde hem de hastalıklarda önemli roller oynarlar.

Protein sentezi mRNA DNA'dan genetik şifreleri taşıyan çekirdeğe için ribozom , protein siteleri tercüme olarak sitoplazma . Ribozomlar rRNA ve proteinden oluşur. Ribozom protein alt-birimleri rRNA tarafından kodlanır ve çekirdekçik sentezlenir. Tamamen toplandıktan sonra, sitoplazmaya taşınırlar, burada, çevirinin kilit düzenleyicileri olarak, mRNA tarafından taşınan kodu “okurlar”. MRNA'da üç azotlu baz dizisi, spesifik bir amino asidin dahil edilmesini belirtirproteini oluşturan sırada. 100'den az nükleotit içeren tRNA molekülleri (bazen çözünür veya aktivatör, RNA olarak da adlandırılır), belirtilen amino asitleri protein oluşturmak üzere bağlandıkları ribozomlara getirir.

MRNA, tRNA ve rRNA'ya ek olarak, RNA'lar geniş bir şekilde kodlama (cRNA) ve kodlamayan RNA'ya (ncRNA) bölünebilir. İki tip ncRNA vardır, temizlik ncRNA'ları (tRNA ve rRNA) ve düzenleyici ncRNA'lar, ayrıca boyutlarına göre sınıflandırılırlar. Uzun ncRNA'lar (lncRNA) en az 200 nükleotide sahipken, küçük ncRNA'lar 200 nükleotitten daha azına sahiptir. Küçük ncRNA'lar mikro RNA (miRNA), küçük nükleolar RNA (snoRNA), küçük nükleer RNA (snRNA), küçük karışan RNA (siRNA) ve PIWI ile etkileşen RNA'ya (piRNA) bölünür.

MiRNA'lar özellikle önemlidir. Yaklaşık 22 nükleotid uzunluğundadır ve çoğu ökaryotta gen regülasyonunda işlev görürler . Hedef mRNA'ya bağlanarak ve translasyonu inhibe ederek gen ekspresyonunu inhibe edebilir (susturur) , böylece fonksiyonel proteinlerin üretilmesini önleyebilirler. Birçok miRNA kanser ve diğer hastalıklarda önemli rol oynamaktadır . Örneğin, tümör baskılayıcı ve onkojenik (kanser başlatıcı) miRNA'lar, benzersiz hedef genleri düzenleyerek tümör oluşumu ve tümör ilerlemesine yol açabilir .

Ayrıca fonksiyonel önemi, yaklaşık 26 ila 31 nükleotit uzunluğunda olan ve çoğu hayvanda bulunan piRNA'lardır . Genlerin mikrop hücrelerinde ( sperm ve yumurtalar ) kopyalanmasını önleyerek transpozonların (atlama genleri) ekspresyonunu düzenlerler . Çoğu piRNA farklı transpozonları tamamlayıcıdır ve spesifik olarak bu transpozonları hedefleyebilir.

Dairesel RNA (circRNA) diğer RNA tiplerinden benzersizdir çünkü 5 ′ ve 3 ′ uçları birbirine bağlanır ve bir ilmek oluşturur. CircRNA'lar birçok protein kodlayan genden üretilir ve bazıları mRNA'ya benzer şekilde protein sentezi için şablonlar olarak işlev görebilir. Ayrıca miRNA moleküllerinin hedeflerine bağlanmasını önleyen "süngerler" olarak işlev gören miRNA'yı bağlayabilirler. Ek olarak, circRNA'lar, circRNA'ların türetildiği genlerin transkripsiyonu ve alternatif eklerinin düzenlenmesinde önemli bir rol oynamaktadır.

RNA ve insan hastalıkları arasında önemli bağlantılar bulunmuştur . Örneğin, daha önce tarif edildiği gibi, bazı miRNA'lar kanserle ilişkili genleri tümör gelişimini kolaylaştıracak şekilde düzenleyebilir . Ek olarak, miRNA metabolizmasının düzensizliği, Alzheimer hastalığı da dahil olmak üzere çeşitli nörodejeneratif hastalıklarla ilişkilendirilmiştir . Diğer RNA tipleri söz konusu olduğunda, tRNA'lar, apoptoza katılan kaspazlar olarak bilinen özel proteinlere bağlanabilir.(Programlanmış hücre ölümü). Kaspaz proteinlerine bağlanarak, tRNA'lar apoptozu inhibe eder; hücrelerin programlanmış ölüm sinyallerinden kaçma yeteneği, kanserin ayırt edici özelliğidir.

TRNA türevi fragmanlar (tRF'ler) olarak bilinen kodlayıcı olmayan RNA'ların da kanserde rol oynadığından şüphelenilmektedir. RNA dizilemesi gibi tekniklerin ortaya çıkması, artan seviyeleri çeşitli kanserli dokularda bulunan ve bununla ilişkili olan MALAT1 (metastazla ilişkili akciğer adenokarsinom transkripti 1) gibi tümöre özgü RNA transkriptlerinin yeni sınıflarının tanımlanmasına yol açmıştır. tümör hücrelerinin proliferasyonu ve metastazı (yayılması).

Tekrar dizileri içeren bir RNA sınıfının, RNA-bağlayan proteinleri (RBP) sekestre ettiği ve nöral dokularda odakların veya agregatların oluşumuyla sonuçlandığı bilinmektedir . Bu agregalar, amyotrofik lateral skleroz (ALS) ve miyotonik distrofi gibi nörolojik hastalıkların gelişiminde rol oynar . Çeşitli RBP'lerin fonksiyon kaybı, düzensizliği ve mutasyonu bir dizi insan hastalığında rol oynamaktadır.

RNA ve hastalık arasında ek bağlantıların bulunması beklenmektedir. RNA ve fonksiyonlarının artan anlaşılması, sekanslama teknolojilerinin sürekli geliştirilmesi ve RNA ve RBP'lerin terapötik hedefler olarak taranması çabaları ile birlikte bu tür keşifleri kolaylaştıracaktır.