Нуклеиновая кислота

Рибосомная РНК

21 ноября, 2009

Рибосомные РНК

На их долю приходится до 80% от всей РНК клетки. Образуют «скелет», или остов рибосом. Рибосомы – нуклеопротеиновые комплексы, состоящие из большого количества рРНК и белков. Это «фабрики» по биосинтезу белка в клетке.

Первичная структура рРНК– полинуклеотидная цепь.

По молекулярной массе и количеству нуклеотидов в цепи различают 3 вида рРНК:

  • высокомолекулярную (около 3000 нуклеотидов);
  • среднемолекулярную (до 500 нуклеотидов);
  • низкомолекулярную (менее 100 нуклеотидов).

Для характеристики различных рРНК и рибосом принято использовать не молекулярную массу и количество нуклеотидов, а коэффициент седиментации (это скорость оседания в ультрацентрифуге). Коэффициент седиментации выражается в сведбергах (S),

1 S = 10-13секунд.

Например, одна из высокомолекулярных будет иметь коэффициент седиментации 23 S, средне- и низкомолекулярные соответственно 16 и 5 S.

Вторичная структура рРНК – частичная спирализация за счет водо-родных связей между комплементарными азотистыми основаниями, образование шпилек и петель.

Третичная структура рРНК – более компактная упаковка и наложе-ние шпилек в виде V- или U-образной формы.

Рибосомы состоят из 2 субъединиц – малой и большой.

У прокариотов малая субъединица будет иметь коэффициент седиментации 30 S, большая – 50 S, а вся рибосома – 70 S; у эукарио-тов соответственно 40, 60 и 80 S

Типы РНК

Обзор

Структура рибозима в форме головки молотка, рибозима , который разрезает РНК

Информационная РНК (мРНК) — это РНК, передающая информацию от ДНК к рибосоме , участкам синтеза ( трансляции ) белка в клетке. Кодирующая последовательность мРНК определяет аминокислотную последовательность продуцируемого белка . Однако многие РНК не кодируют белок (около 97% транскрипционного продукта у эукариот не кодирует белок).

Эти так называемые некодирующие РНК («нкРНК») могут кодироваться своими собственными генами (генами РНК), но также могут происходить из интронов мРНК . Наиболее яркими примерами некодирующих РНК являются транспортная РНК (тРНК) и рибосомная РНК (рРНК), обе из которых участвуют в процессе трансляции. Есть также некодирующие РНК, участвующие в регуляции генов, процессинге РНК и другие роли. Некоторые РНК способны катализировать химические реакции, такие как разрезание и лигирование других молекул РНК, а также катализ образования пептидной связи в рибосоме ; они известны как рибозимы .

В длину

По длине цепи РНК РНК включает малую РНК и длинную РНК. Обычно малые РНК имеют длину менее 200  нуклеотидов , а длинные РНК — более 200  нуклеотидов . Длинные РНК, также называемые большими РНК, в основном включают длинные некодирующие РНК (днРНК) и мРНК . Малые РНК в основном включают 5.8S рибосомную РНК (рРНК), 5S рРНК , транспортную РНК (тРНК), микроРНК (miRNA), малую интерферирующую РНК (миРНК), малую ядрышковую РНК (мяРНК), Piwi-взаимодействующую РНК (piRNA), тРНК- производная малая РНК (цРНК) и малая РНК-производная РНК (мрРНК). Есть определенные исключения, как в случае 5S рРНК представителей рода Halococcus ( Archaea ), которые имеют вставку, увеличивающую ее размер.

В переводе

Информационная РНК (мРНК) несет информацию о последовательности белка к рибосомам , фабрикам синтеза белка в клетке. Он закодирован так, что каждые три нуклеотида ( кодон ) соответствуют одной аминокислоте. В эукариотических клетках, как только мРНК-предшественник (пре-мРНК) транскрибируется с ДНК, она процессируется до зрелой мРНК. Это удаляет его интроны — некодирующие участки пре-мРНК. Затем мРНК экспортируется из ядра в цитоплазму , где она связывается с рибосомами и транслируется в соответствующую белковую форму с помощью тРНК . В прокариотических клетках, которые не имеют компартментов ядра и цитоплазмы, мРНК может связываться с рибосомами, пока она транскрибируется с ДНК. Через некоторое время сообщение распадается на составляющие его нуклеотиды с помощью рибонуклеаз .

РНК- переносчик (тРНК) представляет собой небольшую цепь РНК из примерно 80 нуклеотидов, которая переносит конкретную аминокислоту в растущую полипептидную цепь в рибосомном сайте синтеза белка во время трансляции. Он имеет сайты для присоединения аминокислот и антикодоновую область для распознавания кодонов, которая связывается с определенной последовательностью в цепи информационной РНК посредством водородных связей.

Рибосомная РНК (рРНК) является каталитическим компонентом рибосом. Рибосомы эукариот содержат четыре различных молекулы рРНК: 18S, 5,8S, 28S и 5S рРНК. Три молекулы рРНК синтезируются в ядрышке , а одна синтезируется в другом месте. В цитоплазме рибосомная РНК и белок объединяются, образуя нуклеопротеин, называемый рибосомой. Рибосома связывает мРНК и осуществляет синтез белка. Несколько рибосом могут быть присоединены к одной мРНК в любое время. Почти вся РНК, обнаруженная в типичной эукариотической клетке, является рРНК.

РНК-мессенджер (тмРНК) обнаружена во многих бактериях и пластидах . Он маркирует белки, кодируемые мРНК, у которых отсутствуют стоп-кодоны для деградации, и предотвращает остановку рибосомы.

Строение и функции РНК

РНК — полимер, мономерами которой являются рибонуклеотиды. В отличие от ДНК, РНК образована не двумя, а одной полинуклеотидной цепочкой (исключение — некоторые РНК-содержащие вирусы имеют двухцепочечную РНК). Нуклеотиды РНК способны образовывать водородные связи между собой. Цепи РНК значительно короче цепей ДНК.

Мономер РНК — нуклеотид (рибонуклеотид) — состоит из остатков трех веществ: 1) азотистого основания, 2) пятиуглеродного моносахарида (пентозы) и 3) фосфорной кислоты. Азотистые основания РНК также относятся к классам пиримидинов и пуринов.

Пиримидиновые основания РНК — урацил, цитозин, пуриновые основания — аденин и гуанин. Моносахарид нуклеотида РНК представлен рибозой.

Выделяют три вида РНК: 1) информационная (матричная) РНК — иРНК (мРНК), 2) транспортная РНК — тРНК, 3) рибосомная РНК — рРНК.

Все виды РНК представляют собой неразветвленные полинуклеотиды, имеют специфическую пространственную конформацию и принимают участие в процессах синтеза белка. Информация о строении всех видов РНК хранится в ДНК. Процесс синтеза РНК на матрице ДНК называется транскрипцией.

Транспортные РНК содержат обычно 76 (от 75 до 95) нуклеотидов; молекулярная масса — 25 000–30 000. На долю тРНК приходится около 10% от общего содержания РНК в клетке. Функции тРНК: 1) транспорт аминокислот к месту синтеза белка, к рибосомам, 2) трансляционный посредник. В клетке встречается около 40 видов тРНК, каждый из них имеет характерную только для него последовательность нуклеотидов. Однако у всех тРНК имеется несколько внутримолекулярных комплементарных участков, из-за которых тРНК приобретают конформацию, напоминающую по форме лист клевера. У любой тРНК есть петля для контакта с рибосомой (1), антикодоновая петля (2), петля для контакта с ферментом (3), акцепторный стебель (4), антикодон (5). Аминокислота присоединяется к 3′-концу акцепторного стебля. Антикодон — три нуклеотида, «опознающие» кодон иРНК. Следует подчеркнуть, что конкретная тРНК может транспортировать строго определенную аминокислоту, соответствующую ее антикодону. Специфичность соединения аминокислоты и тРНК достигается благодаря свойствам фермента аминоацил-тРНК-синтетаза.

Рибосомные РНК содержат 3000–5000 нуклеотидов; молекулярная масса — 1 000 000–1 500 000. На долю рРНК приходится 80–85% от общего содержания РНК в клетке. В комплексе с рибосомными белками рРНК образует рибосомы — органоиды, осуществляющие синтез белка. В эукариотических клетках синтез рРНК происходит в ядрышках. Функции рРНК: 1) необходимый структурный компонент рибосом и, таким образом, обеспечение функционирования рибосом; 2) обеспечение взаимодействия рибосомы и тРНК; 3) первоначальное связывание рибосомы и кодона-инициатора иРНК и определение рамки считывания, 4) формирование активного центра рибосомы.

Информационные РНК разнообразны по содержанию нуклеотидов и молекулярной массе (от 50 000 до 4 000 000). На долю иРНК приходится до 5% от общего содержания РНК в клетке. Функции иРНК: 1) перенос генетической информации от ДНК к рибосомам, 2) матрица для синтеза молекулы белка, 3) определение аминокислотной последовательности первичной структуры белковой молекулы.

При обработке РНК

Преобразование уридина в псевдоуридин — обычная модификация РНК.

Многие РНК участвуют в модификации других РНК.
Интроны которые сращены из пре-мРНК путем сплайсосома , которые содержат несколько небольших ядерных РНК (мяРНК), или интроны могут быть рибозимы, которые сами по себе сплайсинга. РНК также может быть изменен при наличии его нуклеотиды модифицированы для отличных нуклеотидов A , C , G и U . У эукариот модификации нуклеотидов РНК, как правило, направляются небольшими ядрышковыми РНК (мяРНК; 60–300 нуклеотидов), обнаруживаемыми в ядрышке и тельцах Кахаля . snoRNA связываются с ферментами и направляют их к месту на РНК, спаривая основание с этой РНК. Затем эти ферменты выполняют модификацию нуклеотидов. рРНК и тРНК сильно модифицируются, но мяРНК и мРНК также могут быть мишенью для модификации оснований. РНК также может быть метилирована.

Типы РНК и их функции

Существует три типа РНК: мессенджер (мРНК), рибосома (рРНК) и транспортер (рНК).

Messenger RNA

Messenger RNA — это молекула, ответственная за перенос генетической информации из ДНК в цитоплазму.

Когда клетка требует производства определенного белка, ДНК инициирует процесс транскрипции, посредством которого копируется генетический код, таким образом синтезируя полосу мРНК. Эта РНК действует как мобильная копия ДНК, которая несет сообщение в цитоплазму и сообщает тип белка, который должен быть произведен.

Рибосомная РНК

Рибосомная (или рибосомная) РНК — это вещество, которое составляет около 60% рибосомы, органеллы, в которой происходит синтез белка. Его функция заключается в оказании помощи в переводе информации, передаваемой РНК-мессенджером.

Рибосомная РНК синтезируется в плотной области, расположенной в ядре клетки, называемой ядрышком. Поскольку это основной компонент рибосомы, рРНК необходима для всех функций органелл, особенно для правильного спаривания мессенджера РНК и транспортера РНК.

Транспортер РНК

Транспортерная (или переносная) РНК — это молекула, ответственная за доставку аминокислот в рибосому для помощи в синтезе белков.

Когда РНК-мессенджер сообщает тип белка, который должен быть произведен, рибосомная РНК помогает в передаче информации на транспортер РНК. На основе кодонов (последовательность из трех азотистых оснований) идентифицируется генетический код, и RNAt отвечает за транспортировку совместимых аминокислот для производства белка.

Принцип РНК-интерференции

  1. При РНК-интерференции расщепляется именно мРНК (и никакая другая).
  2. Двуцепочечная РНК действует (вызывает расщепление) значительно эффективнее одноцепочечной. Эти два наблюдения предсказывали существование специализированной системы, опосредующей действие дцРНК.
  3. дцРНК, комплементарная участку зрелой мРНК, вызывает расщепление последней. Это указывало на цитоплазматическую локализацию процесса и наличие специфической эндонуклеазы.
  4. Небольшого количества дцРНК (нескольких молекул на клетку) достаточно для полного «выключения» целевого гена, что указывает на существование каскадного механизма катализа и/или амплификации.

Эти результаты заложили фундамент целому направлению современной молекулярной биологии — РНК-интерференции — и определили вектор работы множества исследовательских групп по всему миру не на один десяток лет. К текущему моменту обнаружено три большие группы малых РНК, которые играют на молекулярном поле за «команду РНК-интерференции». Познакомимся с ними подробнее.

Состав

Пары оснований Уотсона-Крика в миРНК (атомы водорода не показаны)

Каждый нуклеотид в РНК содержит сахар рибозы с номерами атомов углерода от 1 ‘до 5’. Основание присоединено к положению 1 ‘, как правило, аденин (A), цитозин (C), гуанин (G) или урацил (U). Аденин и гуанин — пурины , цитозин и урацил — пиримидины . Фосфат группа присоединена к положению одного рибозы и 5′ 3’ позиции следующим. Каждая фосфатная группа имеет отрицательный заряд, что делает РНК заряженной молекулой (полианион). Основания образуют водородные связи между цитозином и гуанином, между аденином и урацилом и между гуанином и урацилом. Однако возможны и другие взаимодействия, такие как группа оснований аденина, связывающаяся друг с другом в выпуклости, или тетрапетля GNRA, которая имеет пару оснований гуанин-аденин.

Структура фрагмента РНК, показывающая гуанозильную субъединицу.

Важным структурным компонентом РНК, который отличает ее от ДНК, является присутствие гидроксильной группы в положении 2 ‘ сахара рибозы . Присутствие этой функциональной группы заставляет спираль в основном принимать геометрию A-формы , хотя в контексте однонитевых динуклеотидов РНК также редко может принимать B-форму, наиболее часто наблюдаемую в ДНК. Геометрия А-образной формы дает очень глубокую и узкую большую канавку и неглубокую и широкую малую канавку. Вторым следствием присутствия 2’-гидроксильной группы является то, что в конформационно гибких областях молекулы РНК (то есть, не участвующих в образовании двойной спирали) она может химически атаковать соседнюю фосфодиэфирную связь, чтобы расщепить основную цепь.

Вторичная структура из теломеразы РНК .

РНК транскрибируется только с четырьмя основаниями (аденином, цитозином, гуанином и урацилом), но эти основания и присоединенные сахара могут быть модифицированы различными способами по мере созревания РНК. Псевдоуридин (Ψ), в котором связь между урацилом и рибозой изменена с связи C – N на связь C – C, и риботимидин (T) обнаруживаются в различных местах (наиболее заметные из них находятся в петле TΨC тРНК. ). Другое известное модифицированное основание — это гипоксантин, дезаминированное основание аденина, нуклеозид которого называется инозином (I). Инозин играет ключевую роль в качающейся гипотезе о генетическом коде .

Существует более 100 других модифицированных нуклеозидов природного происхождения. Наибольшее структурное разнообразие модификаций можно найти в тРНК , в то время как псевдоуридин и нуклеозиды с 2′-O-метилрибозой, часто присутствующие в рРНК, являются наиболее распространенными. Конкретные роли многих из этих модификаций в РНК до конца не изучены. Однако примечательно, что в рибосомной РНК многие посттранскрипционные модификации происходят в высокофункциональных областях, таких как центр пептидилтрансферазы и интерфейс субъединицы, подразумевая, что они важны для нормального функционирования.

Функциональная форма одноцепочечных молекул РНК, как и белки, часто требует определенной третичной структуры . Каркас этой структуры обеспечивается вторичными структурными элементами, которые представляют собой водородные связи внутри молекулы. Это приводит к нескольким узнаваемым «доменам» вторичной структуры, таким как петли шпильки , выпуклости и внутренние петли . Для создания, т. Е. Конструирования РНК для любой данной вторичной структуры, двух или трех оснований было бы недостаточно, но достаточно четырех оснований. Вероятно, поэтому природа «выбрала» алфавит с четырьмя базами: меньше четырех не позволяет создавать все структуры, а больше четырех базовых не требуется. Поскольку РНК заряжена, ионы металлов, такие как Mg 2+ , необходимы для стабилизации многих вторичных и третичных структур .

Встречающийся в природе энантиомер РНК представляет собой D- РНК, состоящую из D- рибонуклеотидов. Все центры хиральности расположены в D- рибозе. При использовании L -ribose или , а L -ribonucleotides, L -РНК могут быть синтезированы. L- РНК намного более устойчива против деградации РНКазой .

Подобно другим структурированным биополимерам, таким как белки, можно определить топологию свернутой молекулы РНК. Это часто делается на основе расположения внутрицепочечных контактов внутри свернутой РНК, что называется топологией цепи .

История исследования

В 1847 из экстракта мышц быка было выделено вещество, которое получило название «инозиновая кислота». Это соединение стало первым изученным нуклеотидом. В течение последующих десятилетий были установлены детали его химического строения. В частности, было показано, что инозиновая кислота является рибозид-5′-фосфатом, и содержит N-гликозидную связь.
В 1868 году швейцарским химиком Фридрихом Мишером при изучении некоторых биологических субстанций было открыто неизвестное ранее вещество. Вещество содержало фосфор и не разлагалось под действием протеолитических ферментов. Также оно обладало выраженными кислотными свойствами. Вещество было названо «нуклеином»

Соединению была приписана брутто-формула C29H49N9O22P3.
Уилсон обратил внимание на практическую идентичность химического состава «нуклеина» и открытого незадолго до этого «хроматина» — главного компонента хромосом. Было выдвинуто предположение об особой роли «нуклеина» в передаче наследственной информации.
В 1889 г Рихард Альтман ввел термин «нуклеиновая кислота», а также разработал удобный способ получения нуклеиновых кислот, не содержащих белковых примесей.
Левин и Жакоб, изучая продукты щелочного гидролиза нуклеиновых кислот, выделили их основные составляющие — нуклеотиды и нуклеозиды, а также предложили адекватные структурные формулы, описывающие их свойства.
В 1921 году Левин выдвинул гипотезу «тетрануклеотидной структуры ДНК», оказавшуюся впоследствии ошибочной.
В 1935 году Клейн и Танхаузер с помощью фермента фосфатазы провели мягкое фрагментирование ДНК, в результате чего были получены в кристаллическом состоянии четыре ДНК-образующих нуклеотида. Это открыло новые возможности для установления структуры этих соединений.
В 1940-е годы научная группа в Кембридже под руководством Александера Тодда проводит широкие синтетические исследования в области химии нуклеотидов и нуклеозидов

В результате их работы были установлены все детали химического строения и стереохимии нуклеотидов. За цикл работ в этой области Александер Тодд был награждён Нобелевской премией в области химии в 1957 году.
В 1951 году Чаргаффом была установлена закономерность содержания в нуклеиновых кислотах нуклеотидов разных типов, получившая впоследствии название Правило Чаргаффа.
В 1953 году Уотсоном и Криком установлена вторичная структура ДНК, двойная спираль.

Это открыло новые возможности для установления структуры этих соединений.
В 1940-е годы научная группа в Кембридже под руководством Александера Тодда проводит широкие синтетические исследования в области химии нуклеотидов и нуклеозидов. В результате их работы были установлены все детали химического строения и стереохимии нуклеотидов. За цикл работ в этой области Александер Тодд был награждён Нобелевской премией в области химии в 1957 году.
В 1951 году Чаргаффом была установлена закономерность содержания в нуклеиновых кислотах нуклеотидов разных типов, получившая впоследствии название Правило Чаргаффа.
В 1953 году Уотсоном и Криком установлена вторичная структура ДНК, двойная спираль.

Функции РНК

Функции РНК: реализует наследственную информацию, принимает участие в синтезе белков.

Информационная (матричная) РНК (иРНК) представляет собой копию участка ДНК, то есть одного или нескольких генов. Она переносит генетическую информацию к месту синтеза полипептидной цепи и принимает в нем непосредственное участие. Соответственно длине участка ДНК, которое и РНК копирует, она состоит из 300-30 000 нуклеотидов. Часть и РНК в клетке составляет около 5 % общего количества. Молекулы и РНК относительно нестабильные – быстро распадаются на нуклеотиды. Срок их жизни составляет в клетках эукариот до нескольких часов, у микроорганизмов – несколько минут.

Подобно молекуле ДНК, и РНК имеет вторичную и третичную структуры, которые формируются с помощью водородных связей, гидрофобных, электростатических взаимодействий и т. п.

Рибосомная РНК составляет 60 % массы рибосом, около 85 % общего количества РНК клетки. Включает 3000-5000 нуклеотидов. Она не принимает участия в передаче наследственной информации. Входит в состав рибосомы и взаимодействует с ее белками, которых у эукариот около 100. У эукариот есть четыре типа рибосомной РНК, у прокариот — три. Выполняет структурную функцию: обеспечивает определенное пространственное расположение иРНК и тРНК на рибосоме.

Транспортная (тРНК) — переносит аминокислоты к месту синтеза белка. По принципу комплементарности узнает участок иРНК, отвечающий аминокислоте, которая транспортируется. К месту синтеза белка каждая аминокислота транспортируется своей тРНК. тРНК транспортируются элементами цитоскелета клетки.

Имеет форму трехлистника (листка клевера) — постоянную вторичную структуру, которая обеспечивается водородными связями. На верхушке тРНК расположен триплет нуклеотидов, соответствующий кодону иРНК и называющийся антикодоном. Возле основания есть участок, к которому благодаря ковалентной связи молекула аминокислоты прикрепляется. Содержит тРНК 70-90 нуклеотидов. Составляет до 10 % общего количества РНК. Известно около 60 видов тРНК.

тРНК может иметь довольно компактную L-подобной неправильной формы третичную структуру.

Расшифровка анализа на определение РНК гепатита С

Когда анализируется РНК, результаты HCV, необходимые для правильного лечения, включают в себя три основных пункта:

  1. Положительный или отрицательный результат дал качественный анализ на гепатит РНК. В этом случае, что значит получение положительного результата: в первую очередь, вероятность заражения для окружающих. При этом положительный HCV может указывать также на недавно перенесённый острый приступ заболевания, при котором в организме ещё остались следы. Однако, если результаты показывают, что не обнаружено следов этой патологии, это почти всегда значит, что пациент здоров. Иногда на начальном этапе болезнь может быть не выявлена. Это происходит из-за того, что тест может демонстрировать результат «РНК гепатита не обнаружено», если его содержание в крови крайне мало.
  2. Количество рибонуклеиновых кислот, когда тест все же дал положительный результат. Он позволяет определить то, насколько сильно успело развиться заболевание.
  3. Конкретный вид заболевания. Если расшифровываются тесты на гепатит, определение его вида – одно из важнейших условий для правильного лечения. Даже существующие в России типы этой болезни требуют разницы в подходе, и терапия в каждом отдельном случае будет выглядеть по-разному. Особенно сложной ситуация станет, если пациент болен каким-либо экзотическим видом. В результатах это часто отмечается прочерком в графе определения типа и требует дополнительного осмотра.

Для получения точных результатов, соответствующих ситуации, необходимо перед началом осмотра и передачи материалов на исследование соблюдать некоторые правила:

  • за трое суток до сдачи отказаться от вредной пищи, алкоголя, приёма лекарств;
  • отказаться от ультразвука, рентгена и прохождения других видов осмотра за две недели до сдачи;
  • сдавать кровь натощак, желательно утром.

Только в этом случае полученные результаты будут достаточно точными для того, чтобы поставить по ним правильный диагноз.

Показатели качественного теста

Результат может быть представлен только в крайне простой форме: «вирус гепатита С обнаружен» или «не обнаружен»

При этом результат может быть представлен только в крайне простой форме: «вирус гепатита С обнаружен» или «не обнаружен». Если результат положителен, то это означает, что болезнь активно развивается или, как минимум, находится в хронической стадии.

Выявление вируса происходит при помощи теста, который настроен на определённый уровень восприятия частиц. Он способен уловить только РНК болезни в диапазоне от 10 МЕ/мл до 500. Если его содержание в крови ниже этого уровня, то тест покажет отрицательный результат. Кроме того, вероятность искажения результатов как в случае качественного, так и в случае количественного тестов увеличивают следующие факторы:

  • плохо взятая для теста кровь (например, в недостаточно очищенной пробирке или с неправильной техникой забора крови);
  • использование средств, содержащих гепарин и другие вещества, способствующих свертываемости крови (они уменьшают эффективность теста);
  • неправильная перевозка материалов до лаборатории.

Важно соблюдать и обычные правила сдачи крови для анализа, перечисленные выше

Показатели количественного теста

Норма при количественном исследовании выглядит следующим образом:

Количество вируса в организме пациента, МЕ/мл Расшифровка результата Вирус не обнаружен Обычное состояние человека, не больного гепатитом, или того, у которого содержание вируса в крови минимально и не может быть определено качественным тестом
Уровень не превышает 1.8*102 Низкий уровень заражения (количество содержания гепатита проходит по минимальной границе) Уровень не превышает 8*105 Уровень заражения все ещё достаточно низок, и допустимо быстрое и эффективное излечение пациента
Уровень превышает 8*105 Уровень заражения высок Уровень превышает 2,4*107 Уровень заражения существенно превышает норму, допускающую лёгкое излечение

Резкие изменения уровня вируса в крови могут указывать на обострение и стремительное развитие заболевания.

После количественного теста проводится генотипический, определяющий, каким именно вирусом болен пациент.

Биологическое значение

Молекулы РНК могут выполнять разные функции. РНК может передавать генетическую информацию. Другие молекулы РНК помогают переводить эту информацию в белки и регулировать гены . Кроме того, РНК также может выполнять каталитические функции, подобные ферменту . Поэтому РНК получают разные названия в зависимости от ее функции. Предшествующие строчные буквы указывают на различные типы РНК:

  • МРНК , мессенджер РНК (Engl. Матричная РНК ) копирует информацию в гене , лежащий на ДНК и передает его на рибосомы , где с помощью этой информации, синтез белка может иметь место. В каждом случае три нуклеотида, лежащие рядом друг с другом в рамке считывания полинуклеотидной цепи, образуют кодон, с помощью которого можно четко определить конкретную аминокислоту, которая должна быть включена в белок . Эта связь была обнаружена в 1961 году Генрихом Маттеи и Маршаллом Уорреном Ниренбергом . Расшифровка генетического кода знаменует собой новое начало почти во всех биологических науках.
  • Модифицированная нуклеозидами мРНК представляет собой синтетическую химически модифицированную рибонуклеиновую кислоту (мРНК), в которой отдельные нуклеозиды заменены другими естественно модифицированными нуклеозидами или синтетическими аналогами нуклеозидов. Он используется экспериментально или терапевтически.

Следующие классы РНК обычно называют некодирующими рибонуклеиновыми кислотами .

  • АсРНК , антисмысловый РНК , используются для регулирования экспрессии генов .
  • CircRNA , круговая РНК, участвует в регуляции путем связывания с миРНК.
  • HnRNA , гетерогенная ядерная РНК происходит в ядре клеток эукариот и является предшественником зрелой мРНК, поэтому он часто упоминается как пре-мРНК (или пре-мРНК для мРНК предшественника).
  • В микроРНК , микроРНК тесно связаны с киРНК и используются для регулирования клеточных процессов , таких. Б. Пролиферация и гибель клеток.
  • В riboswitches используется для регуляции генов . Они могут иметь как активирующий, так и репрессивный эффект.
  • В рибозимы являются каталитически активные молекулы РНК. Подобно ферментам, они катализируют химические реакции.
  • РРНК , рибосомальный РНК , как и тРНК, не несет никакой генетической информации, но участвует в строительстве рибосомы и является также каталитический активной в образовании пептидной связи .
  • Särna , само-ammuffling РНК , используют в вакцинах РНК продлить продолжительность действия.
  • МиРНК , малых интерферирующих РНК , возникает из пути прохождения сигнала клетки, который кратко , как RNAi (РНК — интерференции). Здесь дцРНК (двухцепочечная РНК; английская двухцепочечная РНК) разбита на множество более мелких фрагментов длиной примерно 22 нуклеотида ферментом Dicer ( миРНК ) и включена в ферментный комплекс RISC ( комплекс РНК-индуцированного сайленсинга). ). С помощью встроенных фрагментов РНК RISC комплементарно связывается с ДНК, например B. участки генов, или мРНК, и могут их «выключать». siRNA в настоящее время (2006 г.) интенсивно исследуются на предмет их участия в различных клеточных процессах и заболеваниях.
  • ShRNA используется для RNAi.
  • SnoRNA , небольшой ядрышек РНК , можно найти в ядрышко , и тесно связанные с scaRNAs в органах Cajal .
  • МяРНК , малая ядерная РНК в ядре эукариот отвечает за сращивания hnRNA на сплайсосома .
  • LncRNA , длинные некодирующие РНК , длиннее , чем 200 нуклеотидов и , таким образом , отличаются от малых регуляторных РНК , таких как микроРНК и миРНК.
  • ПиРНК , Piwi взаимодействующего РНК , являются 26-31 нуклеотидов в длине и , таким образом , отличаются от нескольких меньшего микроРНКа и миРНКа. Они образуют комплексы с белками PIWI, которые участвуют в эпигенетическом и посттранскрипционном молчании в половых клетках.
  • ТРНК , перенос РНК , не кодирует какой — либо генетической информации, но служит в качестве вспомогательной молекулы в белка синтеза , поднимая одну аминокислоту из цитоплазмы и транспортировки его к рибосоме. ТРНК кодируется определенным геном РНК .
  • TracrRNA , который играет важную роль в CRISPR / cas9 системы.

У большинства живых существ РНК играет подчиненную роль ДНК как носителя информации: здесь ДНК является постоянным носителем генетической информации, а РНК служит временным хранилищем. Только РНК-вирусы (большинство всех вирусов) используют РНК вместо ДНК в качестве постоянного носителя для хранения. Для таксономии вирусов различают следующие типы РНК:

* дцРНК : двухцепочечная РНК;

* ss (+) РНК : одноцепочечная РНК, используемая в качестве мРНК;

* ss (-) РНК : одноцепочечная РНК, которая служит матрицей для продукции мРНК.

Кроме того, некоторые вирусы используют РНК в качестве промежуточного звена репликации (например, гепаднавирусы ).

Что делает ДНК?

ДНК помогает вашему организму расти

ДНК содержит указания, необходимые организму – например, вам, птице или растению – для роста, развития и размножения. Эти инструкции хранятся в последовательности пар нуклеотидных оснований. 

Ваши клетки читают этот код из трех оснований, чтобы генерировать белки, необходимые для роста и выживания. Последовательность ДНК, в которой содержится информация для получения белка, называется геном. 

Каждая группа из трех основ отвечает специфическим аминокислотам, которые являются строительными блоками белков. Например, групы оснований TGG задают аминокислоту триптофан, тогда как основные групы GGC задают аминокислоту глицин.           

Некоторые комбинации, такие как TAA, TAG и TGA, также указывают на конец последовательности белка. Это говорит клетке не добавлять больше белка до аминокислот. 

Белки состоят из различных комбинаций аминокислот. Если их разместить вместе в правильном порядке, каждый белок имеет уникальную структуру и функционирование внутри вашего тела. 

Как перейти от кода ДНК к белку? Что такое РНК? 

Пока мы узнали, что ДНК содержит код, который дает клетке информацию о том, как производить белки. Но что происходит между ними? Проще говоря, это происходит с помощью двухэтапного процесса:  

Во-первых, две цепи ДНК разделились. Затем специальные белки внутри ядра считывают пары оснований на цепочке ДНК, чтобы создать промежуточную молекулу мессенджера.  

Этот процесс называется транскрипцией, а созданная молекула называется месенджерным РНК (мРНК). мРНК – это еще один тип нуклеиновых кислот, и он делает именно то, что следует из названия. Он путешествует вне ядра, служа сообщением для клеточной машины, строит белки.  

На втором этапе специализированные компоненты клетки читают сообщения мРНК одновременно трех пар оснований и работают над сбором белка, аминокислоты за аминокислотой. Этот процесс называется переводом.  

Синтез

Транскрипция РНК из ДНК с участием фермента РНК-полимеразы II

Основные статьи: Транскрипция (биология), Редактирование РНК, Сплайсинг

Синтез РНК в живой клетке проводится ферментом — РНК-полимеразой. У эукариот разные типы РНК синтезируются разными, специализированными РНК-полимеразами. В целом матрицей синтеза РНК может выступать как ДНК, так и другая молекула РНК. Например, полиовирусы используют РНК-зависимую РНК-полимеразу для репликации своего генетического материала, состоящего из РНК. Но РНК-зависимый синтез РНК, который раньше считался характерным только для вирусов, происходит и в клеточных организмах, в процессе так называемой РНК-интерференции.

Как в случае ДНК-зависимой РНК-полимеразы, так и в случае РНК-зависимой РНК-полимеразы фермент присоединяется к промоторной последовательности. Вторичная структура молекулы матрицы расплетается с помощью хеликазной активности полимеразы, которая при движении субстрата в направлении от 3′ к 5′ концу молекулы синтезирует РНК в направлении 5′ → 3′. Терминатор транскрипции в исходной молекуле определяет окончание синтеза. Многие молекулы РНК синтезируются в качестве молекул-предшественников, которые подвергаются «редактированию» — удалению ненужных частей с помощью РНК-белковых комплексов.

Например, у кишечной палочки гены рРНК расположены в составе одного оперона (в rrnB порядок расположения такой: 16S — tRNAGlu2 — 23S —5S) считываются в виде одной длинной молекулы, которая затем подвергается расщеплению в нескольких участках с образованием сначала пре-рРНК, а затем зрелых молекул рРНК. Процесс изменения нуклеотидной последовательности РНК после синтеза носит название процессинга или редактирования РНК.

После завершения транскрипции РНК часто подвергается модификациям (см. выше), которые зависят от функции, выполняемой данной молекулой. У эукариот процесс «созревания» РНК, то есть её подготовки к синтезу белка, часто включает сплайсинг: удаление некодирующих белок последовательностей (интронов) с помощью рибонуклеопротеида сплайсосомы. Затем к 5′ концу молекулы пре-мРНК эукариот добавляется особый модифицированный нуклеотид (кэп), а к 3′ концу несколько аденинов, так называемый «полиА-хвост».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector