Ang sentral na dogma ng molecular biology ay nagmumungkahi na ang DNA ay naglalaman ng impormasyong iko-code para sa lahat ng ating mga protina, at tatlong magkakaibang uri ng RNA ang nagsasalin ng code na ito sa polypeptides sa halip na pasibo. Sa partikular, dinadala ng messenger RNA (mRNA) ang blueprint ng protina mula sa DNA ng cell patungo sa mga ribosome nito, na siyang "mga makina" na kumokontrol sa synthesis ng protina. Pagkatapos ay inililipat ng RNA (tRNA) ang naaangkop na mga amino acid sa ribosome para isama sa isang bagong protina. Samantala, ang mga ribosom mismo ay pangunahing binubuo ng mga molekula ng ribosomal RNA (rRNA).
Gayunpaman, sa kalahating siglo mula noong unang nabuo ang istruktura ng DNA, nalaman ng mga siyentipiko na ang RNA ay gumaganap ng mas malaking papel kaysa sa pakikilahok lamang sa synthesis ng protina. Halimbawa, maraming uri ng RNA ang natagpuang catalytic, ibig sabihin, nagsasagawa sila ng mga biochemical reaction sa parehong paraan na ginagawa ng mga enzyme. Bilang karagdagan, maraming iba pang mga species ng RNA ang natagpuan na gumaganap ng mga kumplikadong tungkulin sa regulasyonmga cell.
Kaya, ang mga molekula ng RNA ay gumaganap ng maraming papel sa parehong mga normal na proseso ng cellular at estado ng sakit. Karaniwan ang mga molekulang RNA na hindi kumukuha ng anyo ng mRNA ay tinatawag na non-coding dahil hindi sila nagko-code para sa mga protina. Pakikilahok ng mga non-coding mRNA sa maraming proseso ng regulasyon. Ang kanilang pagkalat at iba't ibang mga function ay humantong sa hypothesis na ang "RNA world" ay maaaring mauna sa ebolusyon ng DNA at RNA function sa cell, paglahok sa biosynthesis ng protina.
Non-coding RNAs sa eukaryotes
May ilang uri ng non-coding RNA sa mga eukaryote. Kapansin-pansin, inililipat nila ang RNA (tRNA) at ribosomal RNA (rRNA). Tulad ng nabanggit kanina, ang tRNA at rRNA ay may mahalagang papel sa pagsasalin ng mRNA sa mga protina. Halimbawa, iminungkahi ni Francis Crick ang pagkakaroon ng adapter RNA molecules na maaaring magbigkis sa mRNA nucleotide code, at sa gayon ay pinapadali ang paglipat ng mga amino acid sa lumalaking polypeptide chain.
Ang gawain ni Hoagland et al. (1958) talagang kinumpirma na ang isang tiyak na bahagi ng cellular RNA ay covalently na naka-link sa mga amino acid. Nang maglaon, ang katotohanan na ang rRNA ay naging isang istrukturang bahagi ng mga ribosom ay nagmungkahi na, tulad ng tRNA, ang rRNA ay hindi rin nagko-code.
Bilang karagdagan sa rRNA at tRNA, may ilang iba pang non-coding na RNA sa mga eukaryotic cell. Ang mga molekula na ito ay tumutulong sa marami sa mga mahahalagang pag-iimbak ng enerhiya ng RNA sa cell, na binibilang at tinukoy pa rin. Ang mga RNA na ito ay madalas na tinutukoy bilang maliliit na regulatory RNAs (sRNAs).sa mga eukaryote, mas inuri sila sa ilang mga subcategory. Magkasama, ang mga regulatory RNA ay nagsasagawa ng kanilang mga epekto sa pamamagitan ng kumbinasyon ng komplementaryong pagpapares ng base, pagkakumplikado sa mga protina, at ng sarili nilang aktibidad na enzymatic.
Maliit na nuclear RNA
Ang isang mahalagang subcategory ng maliliit na regulatory RNA ay binubuo ng mga molecule na kilala bilang maliliit na nuclear RNAs (snRNAs). Ang mga molekulang ito ay may mahalagang papel sa regulasyon ng mga gene sa pamamagitan ng RNA splicing. Ang mga SnRNA ay matatagpuan sa nucleus at kadalasang mahigpit na nauugnay sa mga protina sa mga complex na tinatawag na snRNPs (maliit na nuclear ribonucleoproteins, kung minsan ay tinutukoy bilang "snurps"). Ang pinakakaraniwan sa mga molekulang ito ay ang U1, U2, U5, at U4/U6 na mga particle, na kasangkot sa pre-mRNA splicing upang bumuo ng mature na mRNA.
MicroRNA
Ang isa pang paksang kinaiinteresan ng mga mananaliksik ay ang mga microRNA (miRNA), na maliliit na regulatory RNA na humigit-kumulang 22 hanggang 26 na nucleotide ang haba. Ang pagkakaroon ng mga miRNA at ang kanilang mga contractile function na RNA sa cell sa regulasyon ng gene ay orihinal na natuklasan sa nematode C. elegans (Lee et al., 1993; Wightman et al., 1993). Mula nang matuklasan nila ang mga miRNA, nakilala sila sa maraming iba pang mga species, kabilang ang mga langaw, daga, at mga tao. Sa ngayon, ilang daang miRNA ang natukoy. Maaaring marami pa (He & Hannon, 2004).
Ang mga MiRNA ay ipinakita na humahadlang sa pagpapahayag ng gene sa pamamagitan ng pagpigil sa pagsasalin. Halimbawa, ang mga miRNA na naka-encode ng C. elegans, lin-4 at let-7,magbigkis sa 3'-untranslated na rehiyon ng kanilang mga target na mRNA, na pumipigil sa pagbuo ng mga functional na protina sa ilang mga yugto ng pag-unlad ng larval. Sa ngayon, ang karamihan sa mga miRNA na pinag-aralan ay lumilitaw na kinokontrol ang expression ng gene sa pamamagitan ng pagbubuklod sa mga target na mRNA sa pamamagitan ng hindi perpektong pagpapares ng base at kasunod na pagsugpo sa pagsasalin, bagama't may ilang mga pagbubukod na nabanggit.
Ang karagdagang pananaliksik ay nagpapakita na ang mga miRNA ay may mahalagang papel din sa cancer at iba pang sakit. Halimbawa, ang miR-155 species ay pinayaman sa mga B cell na nagmula sa Burkitt's lymphoma, at ang pagkakasunud-sunod nito ay nauugnay din sa isang kilalang chromosomal translocation (pagpapalitan ng DNA sa pagitan ng mga chromosome).
Maliit na nakakasagabal na RNA
Ang Small interfering RNA (siRNA) ay isa pang klase ng RNA. Bagama't ang mga molekula na ito ay 21 hanggang 25 na pares ng base lamang ang haba, gumagana din ang mga ito upang patahimikin ang expression ng gene. Sa partikular, ang isang strand ng isang double-stranded na molekula ng siRNA ay maaaring isama sa isang kumplikadong tinatawag na RISC. Ang RNA-containing complex na ito ay maaaring humadlang sa transkripsyon ng isang mRNA molecule na may komplementaryong sequence sa RNA component nito.
Ang MiRNA ay unang natukoy sa pamamagitan ng kanilang pagkakasangkot sa RNA interference (RNAi). Maaaring nag-evolve ang mga ito bilang mekanismo ng pagtatanggol laban sa mga double-stranded na RNA virus. Ang mga SiRNA ay nagmula sa mas mahabang mga transcript sa isang proseso na katulad ng kung saan nangyayari ang mga miRNA at ang pagproseso ng parehong uri ng RNA ay nagsasangkot ng parehong enzymeDicer. Ang dalawang klase ay lumilitaw na magkaiba sa kanilang mga mekanismo ng panunupil, ngunit may nakitang mga eksepsiyon kung saan ang mga siRNA ay nagpapakita ng mga pag-uugali na mas tipikal ng mga miRNA at vice versa (He & Hannon, 2004).
Maliit na Nucleolar RNA
Sa loob ng eukaryotic nucleus, ang nucleolus ay ang istraktura kung saan nagaganap ang pagproseso ng rRNA at pagpupulong ng ribosomal. Ang mga molekula na tinatawag na maliliit na nucleolar RNAs (snoRNAs) ay nahiwalay sa mga nucleolar extract dahil sa kanilang kasaganaan sa istrukturang ito. Ang mga molekulang ito ay gumagana upang iproseso ang mga molekula ng rRNA, na kadalasang nagreresulta sa methylation at pseudouridylation ng mga partikular na nucleoside. Ang mga pagbabago ay pinapamagitan ng isa sa dalawang klase ng mga snoRNA: C/D-box o H/ACA-box na mga pamilya, na karaniwang kinabibilangan ng pagdaragdag ng mga methyl group o uradine isomerization sa mga immature rRNA molecule, ayon sa pagkakabanggit.
Non-coding RNAs sa prokaryotes
Gayunpaman, ang mga eukaryote ay hindi nagtulak sa merkado sa mga non-coding na RNA na may mga partikular na regulatory energy function ng mga RNA sa cell. Ang bakterya ay nagtataglay din ng isang klase ng maliliit na regulatory RNAs. Ang mga bacterial rRNA ay kasangkot sa mga proseso mula sa virulence hanggang sa paglipat mula sa paglaki tungo sa nakatigil na yugto na nangyayari kapag ang isang bacterium ay nahaharap sa isang nutrient deprivation situation.
Ang isang halimbawa ng bacterial rRNA ay ang 6S RNA na matatagpuan sa Escherichia coli. Ang molekula na ito ay mahusay na nailalarawan, kasama ang paunang pagkakasunud-sunod nito na naganap noong 1980. 6S RNAay pinananatili sa maraming bacterial species, na nagpapahiwatig ng mahalagang papel sa regulasyon ng gene.
Ang RNA ay ipinakita na nakakaapekto sa aktibidad ng RNA polymerase (RNAP), ang molekula na nag-transcribe ng messenger RNA mula sa DNA. Pinipigilan ng 6S RNA ang aktibidad na ito sa pamamagitan ng pagbubuklod sa isang polymerase subunit na nagpapasigla sa transkripsyon sa panahon ng paglaki. Sa pamamagitan ng mekanismong ito, pinipigilan ng 6S RNA ang pagpapahayag ng mga gene na nagpapasigla sa aktibong paglaki at tumutulong sa mga cell na makapasok sa nakatigil na yugto (Jabri, 2005).
Riboswitches
Gene regulation - sa parehong prokaryotes at eukaryotes - ay naiimpluwensyahan ng RNA regulatory elements na tinatawag na riboswitches (o RNA switches). Ang mga riboswitch ay mga sensor ng RNA na nakakakita at tumutugon sa mga signal sa kapaligiran o metabolic at sa gayon ay nakakaimpluwensya sa pagpapahayag ng gene.
Ang isang simpleng halimbawa ng pangkat na ito ay ang temperature sensor RNA na matatagpuan sa virulence genes ng bacterial pathogen Listeria monocytogenes. Kapag ang bacterium na ito ay pumasok sa host, ang mataas na temperatura sa loob ng katawan ng host ay natutunaw ang pangalawang istraktura ng segment sa 5' na hindi naisalin na rehiyon ng mRNA na ginawa ng bacterial prfA gene. Bilang resulta, nangyayari ang mga pagbabago sa pangalawang istraktura.
Ang mga karagdagang riboswitch ay ipinakita na tumutugon sa init at lamig na pagkabigla sa iba't ibang mga organismo at kinokontrol din ang synthesis ng mga metabolite tulad ng mga asukal at amino acid. Bagama't mukhang mas karaniwan ang riboswitch sa mga prokaryote, marami rin ang natagpuan sa mga eukaryotic cell.
