Ribonukleinsav felépítésében hasonló a dezoxiribonukleinsav (DNS). A genetikai információ hordozójaként azonban csak kisebb szerepet játszik. Közbenső információtárolóként - más funkciók mellett - a genetikai kód transzlátoraként és továbbítójaként szolgál a DNS-től a fehérjéig.
Mi az a ribonukleinsav?
Rövidítve angolul és németül, ribonukleinsav RNS-nek hívják. Szerkezete hasonló a DNS-hez (dezoxiribonukleinsav). A DNS-sel ellentétben azonban csak egy szálból áll. Feladata többek között a genetikai kód átvitele és transzlálása a fehérje bioszintézis során. Az RNS azonban különböző formákban fordul elő, és különböző feladatokat is ellát. Rövidebb RNS molekulák egyáltalán nem rendelkeznek genetikai kóddal, de felelősek bizonyos anyagok szállításáért aminosavak. Ribonukleinsav nem olyan stabil, mint a DNS, mert nincs hosszú távú tárolási funkciója a genetikai kód számára. Például az mRNS esetében csak ideiglenes tárolóként szolgál, amíg az átvitel és a transzláció be nem fejeződik.
Anatómia és felépítés
A ribonukleinsav sok nukleotidból álló lánc. A nukleotid egy vegyületből áll foszfát maradékot, cukor és a nitrogén bázis. A nitrogén bázisok adenin, guanin, citozin és uracil egyaránt kapcsolódnak az a-hoz cukor maradék (a ribóz). A cukorviszont észterezett a foszfát maradvány két helyen és hidat képez ez utóbbival. A nitrogén alapja a cukor ellentétes helyzetében található. Cukor és foszfát a maradékok váltakozva láncot alkotnak. A nitrogén bázisok tehát nem kapcsolódnak közvetlenül egymáshoz, hanem a cukor oldalán helyezkednek el. Három nitrogén bázisok egymás után triplettnek nevezik, és tartalmazzák egy adott aminosav genetikai kódját. Több hármas egymás után kódol egy polipeptidet vagy fehérje láncot. A DNS-sel ellentétben a cukor a 2'-helyzetben hidroxilcsoportot tartalmaz a helyett hidrogén atom. Ezenkívül a nitrogén-bázisú timint az RNS-ben uracilra cserélik. Ezen kisebb kémiai különbségek miatt az RNS a DNS-sel ellentétben általában csak egyetlen szálban fordul elő. A hidroxilcsoport ribóz azt is biztosítja, hogy a ribonukleinsav ne legyen olyan stabil, mint a DNS. Összeszerelésének és szétszerelésének rugalmasnak kell lennie, mert az átadandó információ folyamatosan változik.
Funkció és feladatok
A ribonukleinsav több feladatot lát el. A genetikai kód hosszú távú tárolásaként általában kizárt. Csak egyesekben vírusok az RNS a genetikai információ hordozójaként szolgál-e? Más organizmusokban ezt a feladatot a DNS végzi. Az RNS a fehérje bioszintézisben a genetikai kód közvetítőjeként és fordítójaként működik. Az mRNS felelős ezért. Lefordítva az mRNS messenger RNS-t jelent. Másolja az a. Oldalon található információkat gén és a riboszómába szállítja, ahol ezen információk segítségével fehérjét szintetizálnak. A folyamat során három szomszédos nukleotid képez egy úgynevezett kodont, amely egy specifikus aminosavat képvisel. Ily módon a polipeptidlánc aminosavak lépésről lépésre épül fel. Az egyén aminosavak tRNS (transzfer RNS) segítségével a riboszómába kerülnek. Ebben a folyamatban a tRNS tehát segédmolekulaként működik a fehérje bioszintézisében. Másik RNS-molekulaként az rRNS (riboszomális RNS) részt vesz a molekulák összeállításában riboszómák. További példák az asRNS (antiszensz RNS) a szabályozáshoz gén expresszió, hnRNS (heterogén nukleáris RNS) az érett mRNS prekurzoraként, ribowitchek a génszabályozáshoz, ribozimek a biokémiai reakciók katalizálásához és még sok más. Az RNS molekulák lehet, hogy nem stabil, mert különböző átírásokra van szükség különböző időpontokban. A hasított nukleotidokat vagy oligomereket folyamatosan használják az RNS újraszintetizálására. Walter Gilbert RNS-világhipotézise szerint az RNS molekulák minden organizmus prekurzorát képezte. Ma is egyesek a genetikai kód egyetlen hordozói vírusok.
Betegségek
A betegség összefüggésében ribonukleikus savak szerepet játszik abban a sokban vírusok genetikai anyaguk csak RNS. Így a DNS vírusok mellett vannak egy- vagy kétszálú RNS-sel rendelkező vírusok is. Az élő szervezeten kívül a vírus teljesen inaktív. Nincs saját metabolizmusa. Ha azonban egy vírus érintkezésbe kerül a test sejtjeivel, aktiválódik a DNS vagy RNS genetikai információja. A vírus a gazdasejt organellái segítségével kezd szaporodni. Ennek során a gazdasejtet a vírus átprogramozza, hogy egyedi víruskomponenseket állítson elő. A vírus genetikai anyaga bejut a sejtmagba. Ott beépül a gazdasejt DNS-ébe, és folyamatosan új vírusok termelődnek. A vírusok kiürülnek a sejtből. A folyamat addig ismétlődik, amíg a sejt el nem pusztul. Az RNS vírusoknál a reverz transzkriptáz enzimet használják az RNS genetikai információinak átírására a DNS-be. A retrovírusok az RNS vírusok speciális formája. Például a HI vírus az egyik retrovírus. A retrovírusokban is a reverz transzkriptáz enzim biztosítja az egyszálú RNS genetikai információinak átvitelét a gazdasejt DNS-ébe. Új vírusok keletkeznek ott, amelyek elpusztulás nélkül távoznak a sejtből. Mindig új vírusok képződnek, amelyek folyamatosan megfertőzik a többi sejtet. A retrovírusok nagyon mutatívak, és ezért nehéz leküzdeni őket. Több komponens, például reverz transzkriptáz inhibitorok és proteáz inhibitorok kombinációját alkalmazzák terápia.
