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4.4: RNA - Biologie

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RNA, die andere Nukleinsäure, so geht's. Ohne tRNA, mRNA und rRNA können keine Proteine ​​hergestellt werden.

RNA

DNA allein kann Ihren Zellen nicht „sagen“, wie sie Proteine ​​herstellen. Es braucht die Hilfe von RNA, Ribonukleinsäure, der andere Hauptakteur im zentralen Dogma der Molekularbiologie. Denken Sie daran, dass die DNA im Zellkern „lebt“, aber Proteine ​​​​werden an den Ribosomen im Zytoplasma hergestellt. Wie gelangt die Erbinformation vom Zellkern ins Zytoplasma? RNA ist die Antwort.

RNA vs. DNA

RNA ist wie DNA eine Nukleinsäure. RNA unterscheidet sich jedoch in mehreren Punkten von DNA. RNA ist nicht nur kleiner als DNA, sondern auch

  • besteht aus einer Nukleotidkette statt aus zwei,
  • enthält anstelle von Thymin die Stickstoffbase Uracil (U),
  • enthält den Zucker Ribose anstelle von Desoxyribose.

Arten von RNA

Es gibt drei Haupttypen von RNA, die alle an der Herstellung von Proteinen beteiligt sind.

  1. Messenger-RNA (mRNA) kopiert die genetischen Anweisungen von der DNA im Zellkern und trägt die Anweisungen zum Zytoplasma.
  2. Ribosomale RNA (rRNA) hilft bei der Bildung von Ribosomen, den Organellen, in denen Proteine ​​​​zusammengebaut werden.
  3. Transfer-RNA (tRNA) bringt Aminosäuren zu Ribosomen, wo sie zu Proteinen verbunden werden.

Gezeigt werden die drei RNA-Typen und ihre Rollen: (1) mRNA enthält die genetische Botschaft, (2) tRNA überträgt die Aminosäuren auf das Ribosom, (3) rRNA ist der Hauptbestandteil des Ribosoms. Mehr über die Rollen der RNAs wird in diesen Konzepten diskutiert: „Transcription of DNA to RNA“, „Genetic Code“ und „Translation of RNA to Protein“.

Zusammenfassung

  • RNA unterscheidet sich in mehrfacher Hinsicht von DNA.
  • Es gibt drei Haupttypen von RNA: Messenger-RNA (mRNA), ribosomale RNA (rRNA) und Transfer-RNA (tRNA).
  • Jeder Typ spielt eine andere Rolle bei der Herstellung von Proteinen.

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Verwenden Sie diese Ressourcen, um die folgenden Fragen zu beantworten.

Entdecken Sie mehr

  • Was ist RNA? unter http://exploringorigins.org/rna.html.
  1. Welche Rolle spielt die RNA?
  2. Was sind die Bestandteile eines RNA-Nukleotids?
  3. Wie unterscheidet sich die Struktur der RNA von der der DNA?
  4. Welche Vorteile hat es, einsträngig zu sein?

Rezension

  1. Welche drei Haupttypen von RNA gibt es? Beschreiben Sie ihre Rollen.
  2. Vergleichen und kontrastieren Sie DNA und RNA.

Säugetierzellen können RNA-Segmente wieder in DNA umwandeln, wie neue Forschungsergebnisse zeigen

Ein Forscherteam der Thomas Jefferson University, Philadelphia, der University of Southern California, des Beckman Research Institute of the City of Hope und der New York University School of Medicine hat den ersten Beweis erbracht, dass RNA-Sequenzen in DNA zurückgeschrieben werden können. eine Leistung, die bei Viren häufiger ist als bei eukaryotischen Zellen.

Ternäre Struktur von Polθ auf einem DNA/RNA-Primer-Template: (A) Polθ-Polymerase (B) DNA/RNA-Verlängerung durch Polθ und PolθΔL (C) Struktur von Polθ:DNA/RNA:ddGTP (D) Überlagerung von Polθ:DNA/ RNA (marine) und Polθ:DNA/DNA (orange, 4x0q) die Finger- und Daumen-Subdomänen werden rekonfiguriert (E) Überlagerung von Polθ:DNA/RNA (marine) und Polθ:DNA/DNA (orange, 4x0q) unter Hervorhebung eines 12- Å-Verschiebung von K2181 (blauer Kastendaumen) und 4,4-Å-Verschiebung von E2246 (graue Kastenpalme) (F) Überlagerung von Nukleinsäuren und ddGTP aus Polθ:DNA/RNA:ddGTP- und Polθ:DNA/DNA:ddGTP-Strukturen (G ) oben: Elektronendichte von ddGTP und 3′-Primerterminus in Polθ:DNA/RNA-Struktur unten: vergrößertes Bild der Überlagerung aktiver Zentren, das eine unterschiedliche Konformation von ddGTP in der Polθ:DNA/RNA (blau) und Polθ . veranschaulicht :DNA/DNA (Lachs)-Komplexe (H) Wechselwirkungen zwischen Ribose 2'-Hydroxylgruppen der RNA-Matrize und Resten in der Polθ:DNA/RNA-Struktur rote gestrichelte Linien, Wasserstoffbrücken (I) DNA/RNA zur Cokristallisation mit Polθ und ddGTP (oben) ist eine starke Elektronendichte für vier Basenpaare vorhanden [Nukleotide an den Positionen 2 bis 5 (unterstrichen) der DNA/RNA] und zwei Basenpaare resultieren aus einem eingebauten ddGMP (2',3'-Dideoxyguanosinmonophosphat .) ) (grüne Position 1) und ein gebundenes nicht eingebautes ddGTP (rote Position 0) im aktiven Zentrum (oben) Wechselwirkungen zwischen Polθ und Nukleinsäuren in Polθ:DNA/RNA:ddGTP (unten) Wechselwirkungen zwischen Resten und Phosphatrückgrat, Zucker Sauerstoff, oder Nukleobase sind in Blau, Gelb und Grün dargestellt, bzw. Wasserstoffbrücken zwischen Polθ und Ribose 2'-Hydroxylgruppen sind angegeben (eingerahmte Reste) (J) Wechselwirkungen zwischen Polθ und Nukleinsäuren in Polθ:DNA/DNA:ddGTP (4x0q) Farbschema identisch mit (I). Bildnachweis: Chandramouly et al., doi: 10.1126/sciadv.abf1771.

„Die Tatsache, dass eine menschliche Polymerase dies mit hoher Effizienz tun kann, wirft viele Fragen auf.“

„Dieser Befund legt zum Beispiel nahe, dass RNA-Botschaften als Vorlagen für die Reparatur oder das Umschreiben genomischer DNA verwendet werden können.“

In ihrer Studie konzentrierten sich Dr. Pomerantz und Kollegen auf eine sehr ungewöhnliche Polymerase namens Polymerase Theta (Polθ).

Von den 14 DNA-Polymerasen in Säugerzellen übernehmen nur drei den Großteil der Arbeit, das gesamte Genom zu duplizieren, um die Zellteilung vorzubereiten.

Die restlichen 11 sind hauptsächlich an der Erkennung und Durchführung von Reparaturen beteiligt, wenn ein Bruch oder ein Fehler in den DNA-Strängen vorliegt.

Polθ repariert DNA, ist aber sehr fehleranfällig und macht viele Fehler oder Mutationen.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass einige der Eigenschaften von Polθ die waren, die es mit einer anderen zellulären Maschine teilte, wenn auch eine, die bei Viren häufiger vorkommt – der reversen Transkriptase.

Wie Polθ fungiert die HIV-Reverse-Transkriptase als DNA-Polymerase, kann aber auch RNA binden und RNA in einen DNA-Strang zurücklesen.

In einer Reihe von Experimenten testeten die Autoren Polθ gegen die Reverse Transkriptase von HIV, die eine der am besten untersuchten ihrer Art ist.

Sie zeigten, dass Polθ in der Lage war, RNA-Botschaften in DNA umzuwandeln, was es genauso gut wie die reverse Transkriptase von HIV tat, und dass es tatsächlich eine bessere Arbeit leistete, als wenn es DNA in DNA duplizierte.

Polθ war effizienter und führte weniger Fehler ein, wenn eine RNA-Matrize zum Schreiben neuer DNA-Nachrichten verwendet wurde, als wenn DNA in DNA dupliziert wurde, was darauf hindeutet, dass diese Funktion der Hauptzweck in der Zelle sein könnte.

Mithilfe von Röntgenkristallographie fand das Team heraus, dass dieses Molekül seine Form ändern konnte, um das sperrigere RNA-Molekül aufzunehmen – eine Leistung, die unter Polymerasen einzigartig ist.

„Unsere Forschung legt nahe, dass die Hauptfunktion von Polθ darin besteht, als reverse Transkriptase zu wirken“, sagte Dr. Pomerantz.

„In gesunden Zellen könnte der Zweck dieses Moleküls in der RNA-vermittelten DNA-Reparatur liegen.“

„In ungesunden Zellen wie Krebszellen wird Polθ stark exprimiert und fördert das Wachstum von Krebszellen und die Arzneimittelresistenz.“

„Es wird spannend sein, weiter zu verstehen, wie Polθs Aktivität auf RNA zur DNA-Reparatur und zur Vermehrung von Krebszellen beiträgt.“


Molekulare Zellbiologie. 4. Auflage.

Obwohl die DNA die Informationen für die Proteinsynthese speichert und die RNA die in der DNA kodierten Anweisungen ausführt, werden die meisten biologischen Aktivitäten von Proteinen ausgeführt. Die genaue Synthese von Proteinen ist daher entscheidend für das ordnungsgemäße Funktionieren von Zellen und Organismen. Wir haben in Kapitel 3 gesehen, dass die lineare Reihenfolge der Aminosäuren in jedem Protein seine dreidimensionale Struktur und Aktivität bestimmt. Aus diesem Grund ist der Aufbau von Aminosäuren in der richtigen Reihenfolge, wie sie in der DNA kodiert sind, der Schlüssel zur Herstellung funktioneller Proteine.

Drei Arten von RNA-Molekülen erfüllen unterschiedliche, aber kooperative Funktionen bei der Proteinsynthese (Abbildung 4-20):

Abbildung 4-20

Die drei Rollen der RNA bei der Proteinsynthese. Messenger-RNA (mRNA) wird durch die gemeinsame Wirkung von Transfer-RNA (tRNA) und dem Ribosom, das aus zahlreichen Proteinen und zwei großen ribosomalen RNA (rRNA)-Molekülen besteht, in Protein übersetzt. [Angepasst von (mehr.)

Messenger-RNA (mRNA) trägt die von der DNA kopierte genetische Information in Form einer Reihe von dreibasigen Code-“words,”, von denen jedes eine bestimmte Aminosäure angibt.

Transfer-RNA (tRNA) ist der Schlüssel zur Entschlüsselung der Codewörter in mRNA. Jede Art von Aminosäure hat ihren eigenen tRNA-Typ, der sie bindet und zum wachsenden Ende einer Polypeptidkette trägt, wenn das nächste Codewort auf der mRNA dies erfordert. Die richtige tRNA mit ihrer angehängten Aminosäure wird bei jedem Schritt ausgewählt, da jedes spezifische tRNA-Molekül eine Drei-Basen-Sequenz enthält, die mit ihrem komplementären Codewort in der mRNA Basenpaare bilden kann.

Ribosomale RNA (rRNA) verbindet sich mit einer Reihe von Proteinen, um Ribosomen zu bilden. Diese komplexen Strukturen, die sich physikalisch entlang eines mRNA-Moleküls bewegen, katalysieren den Zusammenbau von Aminosäuren zu Proteinketten. Sie binden auch tRNAs und verschiedene akzessorische Moleküle, die für die Proteinsynthese notwendig sind. Ribosomen bestehen aus einer großen und einer kleinen Untereinheit, die jeweils ein eigenes rRNA-Molekül oder -Moleküle enthalten.

Translation ist der gesamte Vorgang, bei dem die Basensequenz einer mRNA verwendet wird, um die Aminosäuren in einem Protein zu ordnen und zu verbinden. Die drei Arten von RNA sind in allen Zellen an diesem essentiellen Proteinsyntheseweg beteiligt. Tatsächlich war die Entwicklung der drei unterschiedlichen Funktionen der RNA wahrscheinlich der molekulare Schlüssel zum Ursprung des Lebens. Wie jede RNA ihre spezifische Aufgabe erfüllt, wird in diesem Abschnitt diskutiert, während die biochemischen Vorgänge bei der Proteinsynthese und die benötigten Proteinfaktoren im letzten Abschnitt des Kapitels beschrieben werden.


Schau das Video: DNA vs RNA Updated (Juli 2022).


Bemerkungen:

  1. Bolton

    Gibt es etwas Ähnliches?

  2. Friduwulf

    Ich denke, dass du nicht recht hast. Ich bin versichert. Ich schlage vor, darüber zu diskutieren. Schreib mir per PN.

  3. Lochlain

    Dies wurde bereits kürzlich erörtert

  4. Arashira

    Eh, irgendwie traurig !!!!!!!!!!!!!



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