RNA的功能

核糖核酸

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的中心法则分子生物学表明DNA维护的信息编码我们所有的蛋白质,这三种不同类型的核糖核酸,而被动地将这段代码转换成多肽。具体地说,信使RNA (信使核糖核酸)有蛋白质从一个蓝图细胞它的DNA核糖体,这是蛋白质合成的“机器”。转移核糖核酸(tRNA),然后进行适当的氨基酸包含在新的蛋白质的核糖体。与此同时,核糖体本身很大程度上由核糖体核糖核酸(核糖体rna)分子。

然而,半个世纪以来首次阐述了DNA的结构,科学家们已经了解到RNA并远远超过仅仅在蛋白质合成中发挥作用。例如,许多类型的RNA已经发现催化——也就是说,他们像酶一样进行生化反应。此外,许多其他种类的发现了RNA在细胞复杂的监管角色。

在真核生物中,非编码RNA有几个品种,特别是转移核糖核酸(tRNA)和核糖体RNA (rRNA)。如前所述,tRNA和rRNA一直是至关重要的翻译信使rna的蛋白质。例如,弗朗西斯·克里克提出了适配器的存在能够绑定到的RNA分子核苷酸信使rna的代码,从而促进氨基酸越来越多的转移多肽链。霍格兰的工作等。(1958)的确证实,一个特定的细胞RNA是共价结合氨基酸。之后,这一事实rRNA被发现核糖体的结构组成部分建议像tRNA,核糖体rna也非编码。

除了rRNA tRNA,其他一些非编码rna的存在真核生物的细胞。这些分子协助许多基本功能,仍在枚举和定义。作为一个群体,这些rna通常称为小监管rna (srna),在真核生物中,他们被进一步分为许多子目录。在一起,这些不同的监管rna通过结合发挥它们的影响互补碱基配对,与蛋白质络合,他们自己的酶活动。

真核生物没有占据了整个市场非编码rna与特定的监管职能,然而:细菌还拥有一个类的小监管rna。从细菌srna参与过程毒性到过渡从经济增长到固定相,这发生在细菌遇到一个营养不足等情况。

的一个例子细菌sRNA也是6 s RNA中找到的大肠杆菌;这个分子已经研究的很透彻,初始序列发生在1980年。在许多细菌物种6 s RNA是守恒的,表明基因调控的重要作用。这种RNA影响的活动RNA聚合酶(RNAP),从DNA转录的分子信使RNA。6 s RNA抑制这个活动通过绑定亚基的聚合酶刺激转录在增长。通过这种机制,6 s RNA抑制的表达基因推动积极的增长,帮助细胞进入固定相(Jabri, 2005)。

在原核生物和真核生物基因调控也受到RNA监管元素,叫做riboswitches(或核糖开关)。Riboswitches是RNA检测和传感器应对环境或代谢信号和基因表达的影响相应的行动。

这一组的一个简单的例子是RNA热敏元件中发现的细菌病原体的毒力基因李斯特菌monocytogenes。这种细菌入侵主机时,宿主体内高温融化的二级结构片段的mRNA的5 '端非翻译区产生的细菌prfA基因。由于二级结构的改变,ribosome-binding网站暴露,和翻译的蛋白质可以发生(图2)。额外的riboswitches冷热冲击的反应已经被证明在各种各样的生物,以及调节合成糖类和氨基酸等代谢物(Serganov &帕特尔,2007)。重要的是要注意,虽然riboswitches似乎更流行在原核生物中,还发现了许多在真核细胞。

Listeria monocytogenes. An increase in temperature melts the secondary structure around the ribosome binding site (RBS) and start codon, allowing ribosome binding and translation initiation. b) Upregulation of an Escherichia coli gene by the DsrA antisense short RNA (sRNA). DsrA RNA pairs with the translational operator of the rpoS gene using two sequences (colored blue and light blue) located within helices 1 and 2. This base pairing exposes translation initiation signals for ribosome binding and increases mRNA stability.", "true", "All rights reserved.", '900', '248', 'http://www.cell.com/');">

Listeria monocytogenes. An increase in temperature melts the secondary structure around the ribosome binding site (RBS) and start codon, allowing ribosome binding and translation initiation. b) Upregulation of an Escherichia coli gene by the DsrA antisense short RNA (sRNA). DsrA RNA pairs with the translational operator of the rpoS gene using two sequences (colored blue and light blue) located within helices 1 and 2. This base pairing exposes translation initiation signals for ribosome binding and increases mRNA stability.", "true", "All rights reserved.", '900', '248', 'http://www.cell.com/');">图2:由RNA基因调控开关。

Listeria monocytogenes. An increase in temperature melts the secondary structure around the ribosome binding site (RBS) and start codon, allowing ribosome binding and translation initiation. b) Upregulation of an Escherichia coli gene by the DsrA antisense short RNA (sRNA). DsrA RNA pairs with the translational operator of the rpoS gene using two sequences (colored blue and light blue) located within helices 1 and 2. This base pairing exposes translation initiation signals for ribosome binding and increases mRNA stability.", "true", "All rights reserved.", '900', '248', 'http://www.cell.com/');">RNA区域参与基因表达切换所示相同的颜色。)翻译病原体毒力基因的激活单核细胞增多性李斯特氏菌。增加温度融化周围的二级结构核糖体结合位点(苏格兰皇家银行)和密码子开始,允许核糖体绑定和翻译起始。b) Upregulation的大肠杆菌DsrA基因的反义RNA (sRNA)。DsrA RNA对平移算符的rpo基因使用两个序列(蓝色和浅蓝色)位于螺旋1和2。这个碱基配对暴露核糖体翻译起始信号绑定和增加mRNA的稳定性。

©2002爱思唯尔)修改权限。约翰逊,J。et al。RNA热敏元件控制单核细胞增多性李斯特氏菌毒力基因的表达。细胞 110年,551 - 561 (2002)。保留所有权利。B)修改从©2000年国家科学学院的许可,美国。Altuvia, s &瓦格纳与RNA e . g . h .打开和关闭。PNAS 97年,9824 - 9826 (2000)。保留所有权利。

Listeria monocytogenes. An increase in temperature melts the secondary structure around the ribosome binding site (RBS) and start codon, allowing ribosome binding and translation initiation. b) Upregulation of an Escherichia coli gene by the DsrA antisense short RNA (sRNA). DsrA RNA pairs with the translational operator of the rpoS gene using two sequences (colored blue and light blue) located within helices 1 and 2. This base pairing exposes translation initiation signals for ribosome binding and increases mRNA stability.", '900','http://www.cell.com/', "In panel A, the prfA mRNA molecule in an inactivated scenario is composed of two vertical, parallel lines, representing strands. In several places, the strands bow outwards to form a hollow loop in the molecule. A red region on one loop is the ribosome binding site (RBS); a red region on a second loop is the start codon. A ribosome, depicted as two elongated, green ovals, is shown hovering outside the mRNA strand. A second illustration adjacent to the first shows the RNA molecule after the structure around the RBS has melted due to high temperatures. The RBS and start codon loops have fused to become a single, giant loop. The ribosome is bound to one strand of this large,unified loop, and the riboswitch is in an activated state. In panel B, the rpoS mRNA is shown as a double-stranded mRNA strand connected by a loop on one end. The bottom, sense strand contains the ribosome binding site and the start codon, both shown in red. A short RNA, or sRNA, is shown with three short sections of paired bases with a hairpin loop on the end of each section. The loop on section 1 is dark blue, and the bases between section 1 and section 2 is light blue. These colored sections form complementary base pairs with the antisense strand of the rpoS mRNA. This base pairing releases the ribosome binding site and start codon, turning on translation.")" class="inlineLinks">细节图

rna酶(特别是催化)活动,如self-splicing分子,通常称为核糖酶。核酶的角色复制、mRNA加工、拼接。根据定义,这些分子可以发起活动没有额外的蛋白质组件的帮助,尽管他们通常更有效率在活的有机体内(Serganov &帕特尔,2007)。

新的功能与形式的非编码rna今天还继续被发现。这种复杂性和多样性丰富的RNA形式和活动在原核生物和真核生物让人们相信所谓的“RNA世界”假说;这个假说指出,RNA可能进化前DNA和蛋白质,它可能扮演的角色这两个分子在最早的生命形式。一些rna编码和催化能力不需要蛋白质酶使这样一个假设的可行性。然而,目前尚不清楚是否今天的RNA分子催化属性是残余的进化过程中,或他们是否有最近的起源。正在进行的新发现的小监管RNA分子表明附加功能可能未被发现。因此,RNA的全部贡献的生命细胞可能仍然是未知的。

自从中央教条最初是在1950年代提出的,在蛋白质合成RNA的作用得到了广泛的赞赏。今天,科学家和外行都知道mRNA转录的过程中,至关重要的tRNA对翻译的过程中,至关重要的核糖体,核糖体rna组成的翻译。更少的人意识到的是,RNA还负责许多其他任务。例如,在真核生物中,非编码RNA帮助调节基因的表达和修改其他类型的RNA。同样,在原核生物中,这些分子参与广泛的流程,从毒性细菌增长的监管。新形式和使用的非编码RNA继续被发现,和这些分子的不同性质导致许多研究人员相信RNA可能进化之前的DNA和蛋白质。然而,更多的工作有待完成这个理论可以最终确认或否认之前,以及之前科学家们完全理解不同的RNA分子的性质。