RNA, hücrenin moleküler genetik mekanizmalarının temel bir bileşenidir. Ribonükleik asitlerin içeriği, kuru ağırlığının yüzde birkaçı kadardır ve bu miktarın yaklaşık %3-5'i, doğrudan protein sentezinde yer alan ve genomun uygulanmasına katkıda bulunan haberci RNA'ya (mRNA) düşer.
mRNA molekülü, genden okunan proteinin amino asit dizisini kodlar. Bu nedenle, matris ribonükleik asit, aksi takdirde bilgilendirici (mRNA) olarak adlandırılır.
Genel özellikler
Tüm ribonükleik asitler gibi, haberci RNA da fosfodiester bağlarıyla birbirine bağlı bir ribonükleotidler (adenin, guanin, sitozin ve urasil) zinciridir. Çoğu zaman, mRNA yalnızca birincil bir yapıya sahiptir, ancak bazı durumlarda ikincil bir yapıya sahiptir.
Bir hücrede, her biri DNA'daki belirli bir bölgeye karşılık gelen 10-15 molekül ile temsil edilen on binlerce mRNA türü vardır. mRNA, bir veya daha fazla yapının yapısı hakkında bilgi içerir.bakteri) proteinler. Amino asit dizisi, mRNA molekülünün kodlama bölgesinin üçlüleri olarak sunulur.
Biyolojik rol
Mesajcı RNA'nın temel işlevi, genetik bilgiyi DNA'dan protein sentezi bölgesine aktararak uygulamaktır. Bu durumda, mRNA iki görevi yerine getirir:
- transkripsiyon sürecinde gerçekleştirilen genomdaki proteinin birincil yapısı hakkındaki bilgileri yeniden yazar;
- amino asit dizisini belirleyen anlamsal bir matris olarak protein sentezleme aparatı (ribozomlar) ile etkileşime girer.
Aslında, transkripsiyon, DNA'nın bir şablon görevi gördüğü RNA'nın sentezidir. Bununla birlikte, yalnızca haberci RNA durumunda bu işlem, genden gelen protein hakkındaki bilgileri yeniden yazma değerine sahiptir.
Genotipten fenotipe (DNA-RNA-protein) giden yolun gerçekleştirildiği ana aracı mRNA'dır.
Hücredeki mRNA'nın ömrü
Messenger RNA hücrede çok kısa bir süre yaşar. Bir molekülün var olma periyodu iki parametre ile karakterize edilir:
- İşlevsel yarı ömür, mRNA'nın bir şablon görevi görme yeteneği ile belirlenir ve molekül başına sentezlenen protein miktarındaki azalma ile ölçülür. Prokaryotlarda bu rakam yaklaşık 2 dakikadır. Bu süre zarfında sentezlenen protein miktarı yarıya iner.
- Kimyasal yarı ömür, hibridizasyon yapabilen haberci RNA moleküllerinin azalmasıyla belirlenir.(tamamlayıcı bileşik) birincil yapının bütünlüğünü karakterize eden DNA'lı.
Kimyasal yarı ömür, genellikle fonksiyonel yarı ömürden daha uzundur, çünkü molekülün başlangıçtaki hafif bir bozunması (örneğin, ribonükleotit zincirindeki tek bir kırılma) henüz DNA ile hibridizasyonu engellemez, ancak zaten proteini önler sentez.
Yarı ömür istatistiksel bir kavramdır, bu nedenle belirli bir RNA molekülünün varlığı bu değerden önemli ölçüde yüksek veya düşük olabilir. Sonuç olarak, bazı mRNA'ların birkaç kez çevrilmesi için zamanı vardır, diğerleri ise bir protein molekülünün sentezi tamamlanmadan önce bozunur.
Degradasyon açısından, ökaryotik mRNA'lar prokaryotik olanlardan çok daha kararlıdır (yarı ömür yaklaşık 6 saattir). Bu nedenle sağlam hücreden izole edilmeleri çok daha kolaydır.
mRNA yapısı
Mesajcı RNA'nın nükleotid dizisi, proteinin birincil yapısının kodlandığı çevrilmiş bölgeleri ve bileşimi prokaryot ve ökaryotlarda farklılık gösteren bilgi vermeyen bölgeleri içerir.
Kodlama bölgesi bir başlatma kodonu (AUG) ile başlar ve sonlandırma kodonlarından biri (UAG, UGA, UAA) ile biter. Hücre tipine bağlı olarak (nükleer veya prokaryotik), haberci RNA bir veya daha fazla translasyon bölgesi içerebilir. İlk durumda, monosistronik ve ikinci - polisistronik olarak adlandırılır. İkincisi yalnızca bakteri ve arkeler için karakteristiktir.
Prokaryotlarda mRNA'nın yapısının ve işleyişinin özellikleri
Prokaryotlarda transkripsiyon süreçlerive çeviriler aynı anda gerçekleşir, bu nedenle haberci RNA yalnızca birincil bir yapıya sahiptir. Tıpkı ökaryotlarda olduğu gibi, bilgi veren ve kodlamayan bölgeleri içeren lineer bir ribonükleotit dizisi ile temsil edilir.
Bakterilerin ve arkelerin çoğu mRNA'sı polisistroniktir (birkaç kodlama bölgesi içerir), bu da bir operon yapısına sahip prokaryotik genomun organizasyonunun özelliğinden kaynaklanır. Bu, birkaç protein hakkındaki bilgilerin, daha sonra RNA'ya aktarılan bir DNA transkriptonunda kodlandığı anlamına gelir. Haberci RNA'nın küçük bir kısmı monosistroniktir.
Bakteriyel mRNA'nın çevrilmemiş bölgeleri şu şekilde temsil edilir:
- lider dizisi (5` ucunda bulunur);
- trailer (veya bitiş) dizisi (3` ucunda bulunur);
- çevrilmemiş intersistronik bölgeler (aralayıcılar) - polisistronik RNA'nın kodlama bölgeleri arasında yer alır.
İntersistronik dizilerin uzunluğu 1-2 ila 30 nükleotit arasında olabilir.
Ökaryotik mRNA
Ökaryotik mRNA her zaman monosistroniktir ve aşağıdakileri içeren daha karmaşık kodlamayan bölgeler kümesi içerir:
- kap;
- 5`-çevrilmemiş alan (5`NTR);
- 3`-çevrilmemiş alan (3`NTR);
- poliadenil kuyruk.
Ökaryotlarda haberci RNA'nın genelleştirilmiş yapısı şu şekilde temsil edilebilir:aşağıdaki eleman dizisine sahip şemalar: cap, 5`-UTR, AUG, çevrilmiş bölge, stop kodonu, 3`UTR, poly-A-tail.
Ökaryotlarda, transkripsiyon ve çeviri süreçleri hem zaman hem de uzayda ayrılır. Haberci RNA, olgunlaşma sırasında bir başlık ve bir poliadenil kuyruğu elde eder, buna işleme denir ve daha sonra çekirdekten ribozomların yoğunlaştığı sitoplazmaya taşınır. İşleme ayrıca ökaryotik genomdan RNA'ya aktarılan intronları da keser.
Ribonükleik asitlerin sentezlendiği yer
Tüm RNA türleri, DNA'ya dayalı özel enzimler (RNA polimerazlar) tarafından sentezlenir. Buna göre prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde bu işlemin lokalizasyonu farklıdır.
Ökaryotlarda, transkripsiyon, DNA'nın kromatin formunda yoğunlaştığı çekirdeğin içinde gerçekleştirilir. Aynı zamanda, önce bir dizi modifikasyona uğrayan ve ancak bundan sonra sitoplazmaya taşınan pre-mRNA sentezlenir.
Prokaryotlarda ribonükleik asitlerin sentezlendiği yer sitoplazmanın nükleoidi çevreleyen bölgesidir. RNA sentezleyen enzimler, despiralize edilmiş bakteriyel kromatin döngüleriyle etkileşime girer.
Transkripsiyon mekanizması
Mesajcı RNA sentezi, nükleik asitlerin tamamlayıcılığı ilkesine dayanır ve ribonükleosit trifosfatlar arasındaki fosfodiester bağının kapanmasını katalize eden RNA polimerazları tarafından gerçekleştirilir.
Prokaryotlarda mRNA, diğer türlerle aynı enzim tarafından sentezlenir.ribonükleo titler ve ökaryotlarda RNA polimeraz II.
Transkripsiyon 3 aşama içerir: başlatma, uzama ve sonlandırma. İlk aşamada, polimeraz, kodlama dizisinden önce gelen özel bir bölge olan promotöre bağlanır. Uzama aşamasında, enzim, şablon DNA zinciri ile tamamlayıcı olarak etkileşime giren zincire nükleotidler ekleyerek RNA zincirini oluşturur.
