RNA چیست؟ انواع آن کدام است؟

ترکیبی پیچیده که در ساخت پروتئین های سلولی نقش داشته و وزن مولکولی بالایی دارد، RNA یا ریبونوکلئیک اسید نام دارد. این مولکول ترکیبی شبیه DNA می باشد با این تفاوت که در ساختار آن به جای قند دئوکسی ریبوز، ریبوز دیده می شود. اجزای سازنده این ماکرومولکول نیز نوکلئوتید می باشد. در کتاب علوم پایه هشتم مانند مولکول DNA، مولکول RNA نیز معرفی شده است. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک ساختار مولکول ریبو نوکلئیک اسید و انواع آن بررسی می شود.

مولکول RNA چیست؟

RNA ماکرومولکولی پیچیده است که در سنتز پروتئین ها نقش اساسی دارند. نام دیگر این مولکول ریبو نوکلئیک اسید است که از نوکلئوتید ریبوز تشکیل شده است. RNA مانند DNA از بازهای آلی تشکیل شده که حاوی نیتروژن می باشند (نوکلئوباز). با این تفاوت که به جای باز تیمین در DNA، باز اوراسیل دیده می شود. دیگر بازها همان گوانین، سیتوزین و آدنینی است که در ساختار DNA نیز وجود دارد. در این مولکول به جای قند دئوکسی ریبوز در DNA، قند ریبوز است که حلقه ای متشکل از ۵ کربن و یک اکسیژن است.

 

در کربن شماره ۲ در RNA، وجود گروه هیدروکسیل، آن را آماده برای هیدرولیز می کند. چون در مولکول DNA، گروه OH فعال وجود ندارد، این مولکول را به ساختار ثابتی برای نگه داری اطلاعات ژنتیکی تبدیل کرده است.

ساختار RNA

می توان گفت ساختار RNA شباهت زیادی به ساختار DNA دارد. البته سه تفاوت اصلی بین این ساختارها وجود دارد. اول این که ساختمان RNA تک رشته ای می باشد، دوم این که به جای باز تیمین، یوراسیل دارد و تفاوت آخر نیز در نوع قند آن است که قند ریبوز می باشد. در ریبو نوکلئیک اسید ساختار سه بعدی پیچیده ای دیده می شود. چون بازها با هم جفت شده و شکل خمیده ای ایجاد می کند که از لوپ ها و مارپیچ ها تشکیل شده است. ساختار تک رشته ای RNA باعث می شود که آن، به شکل سه بعدی پیچ و تاب بخورد و این عمل با تعامل بازها امکان پذیر است.

ساختار سه بعدی که در ریبونوکلئیک اسید وجود دارد، امکان دسترسی آنزیم ها به بازها و قندهای این مولکول را فراهم می کند و می تواند گروه های شیمیایی مختلفی را به زنجیره متصل کند. پیوندهای شیمیایی مختلفی که در قسمت های RNA ایجاد می شود، ساختار آن را تثبیت می کند.

انواع RNA

سه نوع RNA در سلول ها به نام های mRNA (RNA پیام رسان)، tRNA (RNA انتقال دهنده) و rRNA (RNA ریبوزومی) وجود دارد. عملکردهای این ریبونوکلئیک اسیدها در سلول ها بسیار پیچیده و مهم و مانند اعمالی است که آنزیم ها انجام می دهند.

mRNA

برای اولین بار در سال ۱۹۵۶ دو دانشمند به نام های «الیوت ولیکن» و «لازاروس آستراچان» مولکول های mRNA را توصیف کردند. به دلیل این که اطلاعات DNA نمی تواند به طور مستقیم به پروتئین تبدیل شود، با رونویسی در مولکول های mRNA، توسط آن ها به مناطقی که پروتئین ها باید ساخته شوند، منتقل می شوند. هر رمز ژنتیکی شامل سه باز متوالی می باشد که یک کدون را تشکیل داده و می تواند نشان دهنده ی یک اسید آمینه باشد. هر یک از این مولکول ها برای سنتز یک پروتئین خاص رونویسی می شوند (در باکتری ها ممکن است بیش از یک پروتئین باشد). بعد از انتقال به سیتوپلاسم هسته، مولکول های mRNA به پروتئین ترجمه می شوند و این کار را tRNA انجام می دهد.

تفاوتی که در ساختار مولکول های mRNA در سلول های پرو کاریوتی و یوکاریوتی وجود دارد، استری شدن انتهای ۵پرین تری فسفات و تشکیل کلاهک در این انتها در سلول های یوکاریوتی می باشد. انتهای ۳پرین این مولکول توسط DNA کدگذاری نشده و به صورت آنزیمی به آن چسبیده و دم پلی A نامیده می شود. اما سلول های پروکاریوتی دارای یک انتهای ۵پرین تری فسفات و انتهای دیگر ۳پرین هیدروکسیل است.

در سلول های یوکاریوتی mRNA از مولکول پیش ساز که دارای نسخه دقیقی از ژن است ساخته شده و این مولکول های  mRNA با داشتن کلاهک و دم پلی A پایدار می باشند. اما در سلول های پروکاریوتی مولکول های mRNA زود خراب می شوند.

tRNA

مولکول هایی که اسیدهای آمینه سنتز شده را به ریبوزوم انتقال می دهند تا پروتئین ها ساخته شوند، tRNA می گویند. در سال ۱۹۶۰ نقش آن ها در سنتز پروتئین ها توسط دانشمندانی چون رابرت ویلیام هوللی کشف شد. ترتیب مولکول های tRNA از روی mRNA توسط مولکول های ریبوزومی تعیین می شود که با این توالی می تواند اسیدهای آمینه را بهم متصل و پروتئین را بسازد. این پروتئین ها که با پیوندهای پپتیدی به هم وصل می شوند، با جدا شدن از ریبوزوم مورد استفاده در قسمت های مختلف بدن می شوند.

این مولکول ها برای انواع ۲۰ اسید آمینه ای که برای سنتز پروتئین استفاده می شود، به طور اختصاصی وجود دارد. اگر اسید آمینه ای بیش از یک کدون داشته باشد، تعداد tRNA بیشتری برای یک اسید آمینه استفاده می شود. مولکول tRNA ساختار برگ شبدری ۵ بازویی دارد که یک بازوی آن در یک سمت دارای آنتی کدونی است که متصل به کدون mRNA می شود و از سر دیگر اسید آمینه را قبول می کند. آنزیمی که باعث قرار گرفتن اسیدهای آمینه روی tRNA می شود، آمینواسیل tRNA سنتتاز می باشد.

rRNA

مولکول های rRNA در هستک هسته تولید و وارد ساختار ریبوزوم ها می شود. ریبوزوم ها اندامک هایی هستند که وقتی به mRNA متصل می شوند، پروتئین ها را از روی توالی نوکلئوتیدهای mRNA می سازند. ریبوزوم ها دارای tRNA های بزرگ و کوچک هستند که با ترکیب با پروتئین های ریبوزومی می توانند ریبوزوم های کوچک و بزرگ را بسازند. در یک سلول یوکاریوتی می تواند ۱۰ میلیون ریبوزوم و ۵۰ تا ۵۰۰۰ از ژن های tRNA، وجود داشته باشد. یک سلول پروکاریوتی، ریبوزوم و tRNA کمتری دارند. ۴ مولکول tRNA وجود دارد که سه نوع آن در هسته و یک نوع دیگر در سیتوپلاسم ساخته می شوند. عمل سنتز پروتئین ها با اتصال مولکول های ریبوزوم به mRNA انجام می شود.

بیماری هایی که با RNA در ارتباط هستند

از انواع این بیماری ها می توان به سرطان اشاره کرد که ژن های سرطانی توسط ریبو نوکلئیک اسیدهای پیام رسان تنظیم و کنترل می شود. از دیگر بیماری هایی که با اختلال در روند تنظیمی mRNA به وجود می آید، آلزایمر است. مولکول های RNA می تواند باعث افزایش رونوشت های ریبو نوکلئیک اسید مربوط به سلول های سرطانی شده و این بیماری را در افراد ایجاد کند. برخی از ریبو نوکلئیک اسیدها باعث می شود که در بافت های عصبی، گره های پروتئینی ایجاد شده و بیماری های عصبی مانند اسکلروز جانبی آمیوتروفیک جانبی شود.

Rna چیست به زبان ساده

RNA یک مولکول همه کاره است که حاوی اطلاعات ژنتیکی نیز می باشد. این شبیه به DNA است، زیرا هر دو شامل نوکلئوتیدها یا واحدهای شیمیایی هستند که به یکدیگر متصل می شوند. تفاوت اصلی این است که DNA معمولاً دارای دو رشته در هم تنیده است، در حالی که RNA معمولاً فقط یک رشته دارد. این تا حدی به این دلیل است که RNA تنها یک رشته دارد و می تواند عملکردهای مختلفی را در داخل سلول انجام دهد.

DNA که حاوی تمام اطلاعات ژنتیکی یک موجود زنده است، تحت فرآیندهای کمتری قرار می گیرد که ممکن است این اطلاعات را تغییر دهد و هرگز از هسته سلول خارج نمی شود. انواع مختلفی از RNA این اطلاعات را قادر می سازند که کپی شوند، به خارج از هسته منتقل شوند و در سنتز پروتئین به پروتئین تبدیل شوند.

اما نقش RNA به همین جا ختم نمی شود. به عنوان مثال، می تواند ساختارهای سلولی را تشکیل دهد و به عنوان یک کاتالیزور در واکنش های شیمیایی عمل کند. علاوه بر این، می تواند بیان ژن را تنظیم کند، به این معنی که می تواند ژن ها را در پاسخ به تغییرات محیطی روشن یا خاموش کند. به عبارت دیگر، مطالعه RNA برای درک چگونگی تبدیل اطلاعات DNA به محصولات عملکردی مانند پروتئین ها ضروری است که به سلول ها اجازه می دهد به محیط خود پاسخ دهند. در زمینه تحقیقات سرطان، RNA-seq به شناسایی نشانگرهای زیستی سرطان از طریق آنالیزهای بیان ژن و همچنین تشخیص همجوشی ژن، که یکی دیگر از نشانگرهای ژنتیکی مرتبط با سرطان است کمک می کند.