Ang RNA ay isang mahalagang bahagi ng molecular genetic mechanisms ng cell. Ang nilalaman ng mga ribonucleic acid ay ilang porsyento ng tuyong timbang nito, at humigit-kumulang 3-5% ng halagang ito ay nahuhulog sa messenger RNA (mRNA), na direktang kasangkot sa synthesis ng protina, na nag-aambag sa pagpapatupad ng genome.
Ang mRNA molecule ay nag-encode sa amino acid sequence ng protinang binasa mula sa gene. Samakatuwid, ang matrix ribonucleic acid ay tinatawag na informational (mRNA).
Mga pangkalahatang katangian
Tulad ng lahat ng ribonucleic acid, ang messenger RNA ay isang chain ng ribonucleotides (adenine, guanine, cytosine at uracil) na konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng phosphodiester bonds. Kadalasan, ang mRNA ay mayroon lamang pangunahing istraktura, ngunit sa ilang mga kaso mayroon itong pangalawang istraktura.
May sampu-sampung libong mRNA species sa isang cell, ang bawat isa ay kinakatawan ng 10-15 molecule na tumutugma sa isang partikular na site sa DNA. Ang mRNA ay naglalaman ng impormasyon tungkol sa istruktura ng isa o higit pabakterya) mga protina. Ang pagkakasunud-sunod ng amino acid ay ipinakita bilang triplets ng coding region ng mRNA molecule.
Biological role
Ang pangunahing tungkulin ng messenger RNA ay upang ipatupad ang genetic na impormasyon sa pamamagitan ng paglilipat nito mula sa DNA patungo sa site ng synthesis ng protina. Sa kasong ito, ang mRNA ay nagsasagawa ng dalawang gawain:
- muling nagsusulat ng impormasyon tungkol sa pangunahing istruktura ng protina mula sa genome, na isinasagawa sa proseso ng transkripsyon;
- nakikipag-ugnayan sa protein-synthesizing apparatus (ribosome) bilang isang semantic matrix na tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng amino acid.
Sa totoo lang, ang transkripsyon ay ang synthesis ng RNA, kung saan gumaganap ang DNA bilang template. Gayunpaman, sa kaso lamang ng messenger RNA ang prosesong ito ay may halaga ng muling pagsusulat ng impormasyon tungkol sa protina mula sa gene.
Ito ang mRNA na siyang pangunahing tagapamagitan kung saan isinasagawa ang landas mula genotype patungo sa phenotype (DNA-RNA-protein).
Ang haba ng buhay ng mRNA sa isang cell
Messenger RNA ay naninirahan sa cell sa napakaikling panahon. Ang panahon ng pagkakaroon ng isang molekula ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang parameter:
- Functional half-life ay tinutukoy ng kakayahan ng mRNA na magsilbi bilang isang template at nasusukat sa pamamagitan ng pagbawas sa dami ng protina na na-synthesize bawat molekula. Sa prokaryotes, ang figure na ito ay humigit-kumulang 2 minuto. Sa panahong ito, hinahati ang dami ng synthesized protein.
- Natutukoy ang kalahating buhay ng kemikal sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga molekula ng messenger RNA na may kakayahang mag-hybridize(complementary compound) na may DNA, na nagpapakilala sa integridad ng pangunahing istraktura.
Ang kalahating buhay ng kemikal ay kadalasang mas mahaba kaysa sa functional half-life, dahil ang bahagyang paunang pagkasira ng molekula (halimbawa, isang break sa ribonucleotide chain) ay hindi pa nakakapigil sa hybridization sa DNA, ngunit pinipigilan na nito ang protina. synthesis.
Ang Ang kalahating buhay ay isang istatistikal na konsepto, kaya ang pagkakaroon ng isang partikular na molekula ng RNA ay maaaring mas mataas o mas mababa kaysa sa halagang ito. Bilang resulta, ang ilang mRNA ay may oras na isalin nang maraming beses, habang ang iba ay nababawasan bago makumpleto ang synthesis ng isang molekula ng protina.
Sa mga tuntunin ng pagkasira, ang mga eukaryotic mRNA ay mas matatag kaysa sa mga prokaryotic (halos 6 na oras ang kalahating buhay). Dahil dito, mas madaling ihiwalay ang mga ito sa cell na buo.
mRNA structure
Kabilang sa nucleotide sequence ng messenger RNA ang mga isinaling rehiyon, kung saan naka-encode ang pangunahing istraktura ng protina, at mga hindi nagbibigay-kaalaman na mga rehiyon, na ang komposisyon nito ay naiiba sa mga prokaryote at eukaryotes.
Nagsisimula ang coding region sa isang initiation codon (AUG) at nagtatapos sa isa sa mga termination codon (UAG, UGA, UAA). Depende sa uri ng cell (nuclear o prokaryotic), ang messenger RNA ay maaaring maglaman ng isa o higit pang mga rehiyon ng pagsasalin. Sa unang kaso, ito ay tinatawag na monocistronic, at sa pangalawa - polycistronic. Ang huli ay katangian lamang para sa bacteria at archaea.
Mga tampok ng istraktura at paggana ng mRNA sa mga prokaryote
Mga proseso ng transkripsyon sa mga prokaryoteat ang mga pagsasalin ay nagaganap nang sabay-sabay, kaya ang messenger RNA ay mayroon lamang isang pangunahing istraktura. Tulad ng sa mga eukaryote, kinakatawan ito ng isang linear na sequence ng ribonucleotides, na naglalaman ng mga rehiyong nagbibigay-kaalaman at hindi nagko-coding.
Karamihan sa mRNA ng bacteria at archaea ay polycistronic (naglalaman ng ilang coding region), na dahil sa kakaibang organisasyon ng prokaryotic genome, na mayroong operon structure. Nangangahulugan ito na ang impormasyon tungkol sa ilang mga protina ay naka-encode sa isang DNA transcripton, na pagkatapos ay inilipat sa RNA. Ang isang maliit na bahagi ng messenger RNA ay monocistronic.
Ang mga hindi naisalin na rehiyon ng bacterial mRNA ay kinakatawan ng:
- sunod ng pinuno (matatagpuan sa 5`-end);
- trailer (o dulo) sequence (matatagpuan sa 3`-end);
- hindi naisalin na mga intercistronic na rehiyon (mga spacer) - matatagpuan sa pagitan ng mga coding region ng polycistronic RNA.
Ang haba ng intercistronic sequence ay maaaring mula 1-2 hanggang 30 nucleotides.
Eukaryotic mRNA
Ang Eukaryotic mRNA ay palaging monocistronic at naglalaman ng mas kumplikadong hanay ng mga non-coding na rehiyon na kinabibilangan ng:
- cap;
- 5`-hindi isinaling lugar (5`NTR);
- 3`-hindi isinaling lugar (3`NTR);
- polyadenyl tail.
Ang pangkalahatang istraktura ng messenger RNA sa mga eukaryote ay maaaring katawanin bilangmga scheme na may sumusunod na pagkakasunud-sunod ng mga elemento: cap, 5`-UTR, AUG, isinalin na rehiyon, stop codon, 3`UTR, poly-A-tail.
Sa mga eukaryote, ang mga proseso ng transkripsyon at pagsasalin ay pinaghihiwalay kapwa sa oras at espasyo. Ang messenger RNA ay nakakakuha ng takip at isang polyadenyl na buntot sa panahon ng pagkahinog, na tinatawag na pagproseso, at pagkatapos ay dinadala mula sa nucleus patungo sa cytoplasm, kung saan ang mga ribosom ay puro. Pinutol din ng pagproseso ang mga intron na inililipat sa RNA mula sa eukaryotic genome.
Kung saan na-synthesize ang mga ribonucleic acid
Lahat ng uri ng RNA ay na-synthesize ng mga espesyal na enzyme (RNA polymerases) batay sa DNA. Alinsunod dito, iba ang localization ng prosesong ito sa prokaryotic at eukaryotic cells.
Sa mga eukaryote, ang transkripsyon ay isinasagawa sa loob ng nucleus, kung saan ang DNA ay puro sa anyo ng chromatin. Kasabay nito, ang pre-mRNA ay na-synthesize muna, na sumasailalim sa ilang mga pagbabago at pagkatapos lamang na madala sa cytoplasm.
Sa mga prokaryote, ang lugar kung saan na-synthesize ang mga ribonucleic acid ay ang rehiyon ng cytoplasm na nasa hangganan ng nucleoid. Ang RNA-synthesizing enzymes ay nakikipag-ugnayan sa mga despiralized na loop ng bacterial chromatin.
Mekanismo ng transkripsyon
Ang synthesis ng messenger RNA ay nakabatay sa prinsipyo ng complementarity ng mga nucleic acid at isinasagawa ng RNA polymerases na nagpapagana sa pagsasara ng phosphodiester bond sa pagitan ng ribonucleoside triphosphates.
Sa mga prokaryote, ang mRNA ay na-synthesize ng parehong enzyme tulad ng iba pang mga speciesribonucleotides, at sa eukaryotes ng RNA polymerase II.
Ang Transcription ay may kasamang 3 yugto: pagsisimula, pagpapahaba, at pagwawakas. Sa unang yugto, nakakabit ang polymerase sa promoter, isang dalubhasang site na nauuna sa pagkakasunud-sunod ng coding. Sa yugto ng pagpapahaba, binubuo ng enzyme ang RNA chain sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga nucleotide sa chain na nakikipag-ugnayan nang komplementari sa template DNA chain.
