Роль РНК и центральная догма молекулярной биологии
Как у прокариотических, так и у эукариотических организмов вся наследственная информация надежно зашифрована в молекулах ДНК. Однако сама ДНК не способна напрямую участвовать в создании белковых структур. Для того чтобы инструкции были реализованы, клетке требуются молекулы-посредники. Именно РНК берут на себя эту функцию, копируя нужные данные и перенося их из ядра в цитоплазму.
Этот механизм описывается центральной догмой молекулярной биологии. Суть догмы заключается в строгой направленности потока генетической информации: от ДНК к РНК, а затем к белку. Единственным известным исключением из этого фундаментального правила являются так называемые РНК-вирусы. У этих специфических внутриклеточных паразитов молекула рибонуклеиновой кислоты берет на себя роль полноправного носителя генетического кода.
РНК, обеспечивающие трансляцию (синтез белка)
Первая крупная группа рибонуклеиновых кислот напрямую задействована в процессе сборки белковых молекул. К этой категории относятся самые известные представители:
- Информационные (или матричные) РНК (иРНК / мРНК). Это крупные молекулы, размер которых может достигать 100 тысяч нуклеотидов. Их главная задача — служить точной матрицей, по которой будет считываться последовательность для синтеза конкретного белка.
- Рибосомные (рибосомальные) РНК (рРНК). По размеру они сопоставимы с мРНК (также до 100 тысяч нуклеотидов). Они формируют физическую основу рибосом, выполняя как структурную, так и важнейшую каталитическую функции в процессе сборки полипептидной цепи.
- Транспортные РНК (тРНК). Это относительно небольшие молекулы размером до 100 нуклеотидов. Их миссия заключается в захвате свободных аминокислот и их доставке прямо к работающим рибосомам.
Кроме того, существует редкий тип — транспортно-матричные РНК (тмРНК). Их размер варьирует в пределах 350–450 нуклеотидов. Эти молекулы встречаются у многих бактерий, а также в растительных пластидах. Они выполняют функцию контроля качества: распознают и инициируют уничтожение дефектных матричных РНК, в структуре которых отсутствуют стоп-кодоны.
Участники РНК-интерференции
Следующая группа объединяет молекулы, которые специализируются на подавлении (ингибировании) активности генов. Этот процесс называется РНК-интерференцией.
- МикроРНК (мкРНК). Это очень короткие эндогенные молекулы длиной всего 21–22 нуклеотида. Они являются одноцепочечными, но обладают свойством самокомплементарности. Основная функция микроРНК заключается в блокировке процесса трансляции или в направленном удалении поли(А)-хвоста у матричных РНК.
- Малые интерферирующие РНК (миРНК). Их размер чуть больше — от 21 до 25 нуклеотидов, и, в отличие от предыдущего вида, они представлены двуцепочечными структурами. Эти молекулы эффективно подавляют активность генов как непосредственно во время транскрипции, так и на посттранскрипционном этапе.
РНК, модифицирующие другие молекулы
Третья функциональная группа отвечает за созревание, структурные изменения и разрушение других рибонуклеиновых кислот. Без их работы образование полноценных молекул было бы невозможным.
- Малые ядерные РНК (мяРНК). Имеют длину до 400 нуклеотидов. Они являются ключевыми участниками процесса сплайсинга — сложного механизма, при котором из первичного транскрипта вырезаются неинформативные участки (интроны) и сшиваются значащие фрагменты (экзоны).
- Малые ядрышковые РНК (мякРНК). Берут на себя ответственность за тонкую химическую модификацию других видов, включая рРНК, тРНК и малые ядерные РНК.
- Рибозимы (каталитические РНК). Размер этих структур варьирует от нескольких десятков до сотен нуклеотидов. Они уникальны тем, что обладают ферментативной (каталитической) активностью и способны расщеплять любые виды рибонуклеиновых кислот в клетке.
Для базовых видов РНК запомните ассоциацию: «Информация Руководит Транспортом» — информационная (мРНК), рибосомная (рРНК) и транспортная (тРНК) кислоты.
Вопросы с занятий и экзамена
Что такое центральная догма молекулярной биологии?
Это постулат, описывающий направление передачи генетической информации в живых системах: данные считываются с ДНК, переводятся в формат РНК, а затем используются для синтеза белка.
У каких организмов РНК может выступать хранителем генетической информации?
Единственным исключением из правила являются РНК-содержащие вирусы. У них именно эта молекула, а не ДНК, выступает основным носителем наследственных данных.
В чем разница между транспортной и матричной РНК?
Матричная РНК служит своеобразным «чертежом» или инструкцией для сборки белка. Транспортная РНК работает как «грузовик», доставляя необходимые аминокислоты к месту синтеза.
Что ещё разобрать по теме
- Механизм распознавания испорченных мРНК без стоп-кодонов с помощью тмРНК
- Процесс сплайсинга: вырезание интронов и сшивание экзонов
- Механизм РНК-интерференции и подавления активности генов
- Химическая модификация рибосомных и транспортных РНК в ядрышке
- Каталитический механизм действия рибозимов
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Виды и функции РНК» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Молекулярная генетика»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.