대부분
RNA 또는 리보핵산은 유전자를 암호화, 해독, 조절 및 발현하는 과정에 관여하는 핵산입니다. 유전자는 단백질 합성에 대한 기본 정보를 포함하는 다소 긴 DNA 단편입니다.
그림: RNA 분자의 질소 염기. wikipedia.org에서
매우 간단한 용어로 RNA는 DNA에서 파생되며 DNA와 단백질 사이의 전이 분자를 나타냅니다. 일부 연구자들은 그것을 "DNA의 언어를 단백질의 언어로 번역하기 위한 사전"이라고 부릅니다.
RNA 분자는 다양한 수의 리보뉴클레오타이드가 사슬에서 결합하여 파생되며 인산기, 질소 염기 및 리보스라고 하는 5탄당이 각각의 단일 리보뉴클레오타이드 형성에 참여합니다.
RNA는 무엇입니까?
RNA 또는 리보핵산은 핵산의 범주에 속하는 생물학적 거대분자로 DNA에서 단백질을 생성하는 데 중심적인 역할을 합니다.
단백질(생물학적 거대분자)의 생성에는 단백질 합성이라고 하는 일련의 세포 과정이 포함됩니다.
DNA, RNA 및 단백질은 살아있는 유기체 세포의 생존, 발달 및 적절한 기능을 보장하는 데 필수적입니다.
DNA 란 무엇입니까?
DNA 또는 데옥시리보핵산은 RNA와 함께 자연적으로 발생하는 다른 핵산입니다.
구조적으로 리보핵산과 유사한 데옥시리보핵산은 살아있는 유기체의 세포에 포함된 유전적 유산, 즉 "유전자의 저장고"입니다. RNA의 형성과 간접적으로 단백질의 형성은 DNA에 달려 있습니다.
RNA의 역사
그림: 리보스 및 데옥시리보스
RNA에 대한 연구는 프리드리히 미셔가 핵산을 발견한 1868년 이후에 시작되었습니다.
이와 관련하여 처음으로 수입된 발견은 "20세기 50년대 후반과 60년대 초반" 사이에 이루어졌습니다. 이 발견에 참여한 과학자들 중 Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies 및 Robert Holley를 특별히 언급할 가치가 있습니다.
1977년 필립 샤프(Philip Sharp)와 리처드 로버츠(Richard Roberts)가 이끄는 연구팀은 접합 인트론의.
1980년 Thomas Cech와 Sidney Altman은 리보자임을 확인했습니다.
* 참고: 그들이 무엇인지 알기 위해 접합 인트론과 리보자임에 대해서는 ANN 합성 및 기능에 관한 장을 참조하십시오.
구조
화학적 생물학적 관점에서 RNA는 생체고분자이며, 생체고분자는 사슬이나 필라멘트에서 단량체라고 하는 많은 작은 분자 단위가 결합된 결과인 큰 천연 분자입니다.
RNA를 구성하는 단량체는 뉴클레오티드입니다.
ANN은 일반적으로 단일 사슬입니다.
RNA 분자는 일반적으로 단일 사슬의 뉴클레오티드(폴리뉴클레오티드 가닥)로 구성됩니다.
세포 RNA의 길이는 100개 미만에서 수천 개의 뉴클레오티드까지 다양합니다.
구성 뉴클레오티드의 수는 해당 분자가 수행하는 역할에 따라 다릅니다.
DNA와의 비교
RNA와 달리 DNA는 일반적으로 두 가닥의 뉴클레오티드로 구성된 생체 고분자입니다.
함께 결합된 이 두 폴리뉴클레오티드 필라멘트는 반대 방향을 가지며 하나를 다른 것으로 감싸 "이중 나선"으로 알려진 이중 나선을 형성합니다.
일반적인 인간 DNA 분자는 가닥당 약 33억 개의 뉴클레오티드를 포함할 수 있습니다.
뉴클레오티드의 일반 구조
정의에 따르면 뉴클레오티드는 핵산 RNA와 DNA를 구성하는 분자 단위입니다.
구조적 관점에서 일반 뉴클레오티드는 다음과 같은 세 가지 요소의 결합으로 인해 발생합니다.
- 인산의 유도체인 인산기;
- 5탄당, 즉 5개의 탄소 원자를 가진 설탕;
- 방향족 헤테로고리 분자인 질소 염기.
오탄당은 인산염 그룹과 질소 염기가 결합하여 뉴클레오타이드의 중심 요소를 나타냅니다.
그림: 핵산의 일반 뉴클레오티드를 구성하는 요소. 보시다시피, 인산기와 질소 염기는 당에 결합합니다.
오탄당과 인산기를 함께 유지하는 화학 결합은 포스포디에스테르 결합이고, 오탄당과 질소 염기를 결합하는 화학 결합은 N-글리코시드 결합입니다.
RNA의 펜토스는 무엇입니까?
전제: 화학자들은 연구와 설명을 단순화하는 방식으로 유기 분자를 구성하는 탄소에 번호를 매기는 방법을 생각해 왔습니다. 따라서 여기서 오탄당의 5개 탄소는 탄소 1, 탄소 2, 탄소 3, 탄소 4 및 탄소 5가 됩니다. 숫자를 지정하는 기준은 매우 복잡하므로 설명을 생략하는 것이 적절하다고 생각합니다.
RNA의 뉴클레오티드 구조를 구별하는 5탄당은 리보스입니다.
리보스의 5개 탄소 원자 중에서 특별히 언급할 가치가 있습니다.
- NS 탄소 1, N-글리코시드 결합을 통해 질소 염기에 결합하기 때문입니다.
- NS 탄소 2, 그것은 DNA 뉴클레오티드의 5탄당과 RNA 뉴클레오티드의 5탄당을 구별하는 것이기 때문입니다 RNA의 2개의 탄소에 연결되어 산소 원자와 수소 원자가 있으며 함께 OH 수산기를 형성합니다.
- NS 탄소 3, 그것은 두 개의 연속적인 뉴클레오타이드 사이의 결합에 참여하는 것이기 때문입니다.
- NS 탄소 5, 인산디에스테르 결합을 통해 인산기를 연결하는 것이기 때문입니다.
당 리보스의 존재로 인해 RNA의 뉴클레오타이드는 리보뉴클레오타이드의 특정 이름을 취합니다.
DNA와의 비교
DNA 뉴클레오티드를 구성하는 오탄당은 데옥시리보스입니다.
디옥시리보스는 탄소 2에 산소 원자가 없다는 점에서 리보스와 다릅니다.
따라서 RNA의 5탄당을 특징짓는 하이드록실 그룹 OH가 없습니다.
데옥시리보스 당의 존재로 인해 DNA 뉴클레오티드는 데옥시리보뉴클레오티드로도 알려져 있습니다.
뉴클레오티드 및 질소 염기의 유형
RNA에는 4가지 유형의 뉴클레오티드가 있습니다.
이 4가지 다른 유형의 뉴클레오티드를 구별하는 것은 질소 염기뿐입니다.
따라서 명백한 이유로 RNA의 질소 염기는 4, 구체적으로 아데닌(A로 축약됨), 구아닌(G), 시토신(C) 및 우라실(U)입니다.
아데닌과 구아닌은 이중 고리 방향족 헤테로고리 화합물인 퓨린 계열에 속합니다.
반면에 시토신과 우라실은 단일 고리 방향족 헤테로사이클릭 화합물인 피리미딘의 범주에 속합니다.
DNA와의 비교
DNA의 뉴클레오타이드를 구별하는 질소 염기는 우라실을 제외하고 RNA의 염기와 동일합니다. 후자의 "c" 대신에 피리미딘 범주에 속하는 티민(T)이라는 질소 염기가 있습니다.
뉴클레오티드 간 연결
RNA 가닥을 형성하는 각 뉴클레오티드는 오탄당의 탄소 3과 바로 다음 뉴클레오티드의 인산기 사이의 포스포디에스테르 결합을 통해 다음 뉴클레오티드에 결합합니다.
RNA 분자의 끝
RNA의 모든 폴리뉴클레오타이드 가닥에는 5 "말단("끝 5 프라임"으로 읽음) 및 3"("끝 3 프라임"으로 읽음)으로 알려진 두 개의 끝이 있습니다.
관습적으로 생물학자들과 유전학자들은 "말단 5"가 RNA 가닥의 머리를 나타내고 "말단 3"이 꼬리를 나타낸다는 것을 확립했습니다.
화학적 관점에서 "5 말단"은 폴리뉴클레오티드 사슬의 첫 번째 뉴클레오티드의 인산기와 일치하고 "3 말단"은 동일한 사슬의 마지막 뉴클레오티드의 탄소 3에 있는 수산기와 일치합니다.
유전학 및 분자 생물학 책에서 모든 핵산의 폴리뉴클레오티드 필라멘트가 다음과 같이 설명되는 것은 이 조직을 기반으로 합니다. P-5 "→ 3" -OH(* 참고: 문자 P는 " 인산염 그룹의 인 원자).
단일 뉴클레오타이드에 5 "말단 및 3" 말단의 개념을 적용하면 후자의 "5 말단"은 탄소 5에 결합된 포스페이트 그룹이고 3" 말단은 탄소 3에 결합된 수산기 그룹입니다.
두 경우 모두 s "수적 반복에 주의를 기울이도록 독자를 초대합니다: 끝 5" - 탄소 5의 인산염 그룹 및 끝 3 "- 탄소 3의 하이드록실 그룹.
위치
살아있는 존재의 유핵 세포(즉, 핵)에서 RNA 분자는 핵과 세포질에서 모두 발견될 수 있습니다.
이러한 광범위한 국소화는 RNA를 주인공으로 하는 세포 과정의 일부가 핵에 위치하는 반면 다른 과정은 세포질에 있다는 사실에 달려 있습니다.
DNA와의 비교
진핵 생물의 DNA(따라서 인간의 DNA도 포함됨)는 세포 핵 내부에만 위치합니다.
- RNA는 일반적으로 단일 가닥의 뉴클레오티드로 구성된 DNA보다 작은 생물학적 분자입니다.
- 리보핵산의 뉴클레오타이드를 구성하는 오탄당은 리보스입니다.
- RNA 뉴클레오티드는 리보뉴클레오티드라고도 합니다.
- 핵산 RNA는 4개의 질소염기 중 3개만 DNA와 공유하고 있는데 사실 티민 대신 우라실이라는 질소염기를 갖고 있다.
- RNA는 핵에서 세포질에 이르기까지 세포의 다양한 구획에 존재할 수 있습니다.
합성
RNA 합성 과정은 RNA 중합효소(N.B: 효소는 단백질임)라고 하는 세포내 효소(즉, 세포 내부에 위치)를 주인공으로 합니다.
세포의 RNA 중합효소는 같은 세포의 핵 내부에 존재하는 DNA를 주형처럼 사용하여 RNA를 생성합니다.
즉, DNA가 보고하는 것을 "RNA"라는 다른 언어로 전사하는 일종의 복사기입니다.
더욱이, RNA 중합효소의 작용에 의한 이 RNA 합성 과정은 전사의 학명을 취한다.
인간과 같은 진핵 생물은 RNA 중합효소 I, RNA 중합효소 II 및 RNA 중합효소 III의 3가지 다른 부류의 RNA 중합효소를 가지고 있습니다.
각 부류의 RNA 중합효소는 독자들이 다음 장에서 확인할 수 있듯이 세포 생명의 맥락에서 서로 다른 생물학적 역할을 하는 특정 유형의 RNA를 생성합니다.
RNA 중합효소의 작동 원리
"RNA 중합효소는 다음을 수행할 수 있습니다.
- DNA에서 전사를 시작할 위치를 인식하고,
- DNA에 결합,
- 한 가닥에만 작용하도록 DNA의 두 폴리뉴클레오티드 가닥(질소 염기 사이의 수소 결합으로 함께 유지됨)을 분리하고,
- RNA 전사체의 합성을 시작합니다.
이러한 각 단계는 "RNA 중합효소가 전사 과정을 수행하려고 할 때마다 발생합니다. 따라서 모두 필수 단계입니다."
RNA 중합효소는 RNA 분자를 5"→3" 방향으로 합성하며, 초기 RNA 분자에 리보뉴클레오티드를 추가하면서 주형 DNA 가닥으로 3"→5" 방향으로 이동합니다.
RNA 전사물의 변형
RNA는 전사 후 다음과 같은 몇 가지 변형을 겪습니다. 접합) 등.
따라서 원래의 DNA 세그먼트와 비교하여 생성된 RNA는 폴리뉴클레오티드 사슬의 길이에 약간의 차이가 있습니다(일반적으로 더 짧음).
유형
RNA에는 다양한 유형이 있습니다.
가장 잘 알려지고 연구된 것은 "수송 RNA(또는 전달 RNA 또는 tRNA)," 전령 RNA(또는 전령 RNA 또는 mRNA), "리보솜 RNA(또는 리보솜 RNA 또는 rRNA) 및 소형 핵 RNA(또는 작은 핵 RNA 또는 snRNA).
서로 다른 특정 역할을 하지만 tRNA, mRNA, rRNA 및 snRNA는 모두 DNA에 존재하는 뉴클레오티드 서열에서 시작하여 단백질 합성이라는 공통 목표의 실현에 기여합니다.
여전히 다른 유형의 RNA
진핵 생물의 세포에서 연구자들은 위에서 언급한 4가지 유형 외에도 다른 유형의 RNA를 발견했습니다. 예를 들어:
- 길이가 20개 뉴클레오티드가 조금 넘는 가닥인 마이크로 RNA(또는 miRNA), e
- 리보자임을 구성하는 RNA 리보자임은 효소와 같은 촉매 활성을 갖는 RNA 분자입니다.
MiRNA와 리보자임도 tRNA, mRNA 등과 같이 단백질 합성 과정에 참여합니다.
기능
RNA는 DNA와 단백질 사이를 통과하는 생물학적 거대분자, 즉 분자 단위가 아미노산인 긴 바이오폴리머를 나타냅니다.
RNA는 DNA의 뉴클레오타이드 세그먼트(당시 소위 유전자)를 단백질의 아미노산으로 번역할 수 있기 때문에 유전 정보 사전과 유사합니다.
"RNA가 수행하는 기능적 역할에 대한 가장 빈번한 설명 중 하나는 다음과 같습니다." RNA는 "유전자의 인코딩, 디코딩, 조절 및 발현에 관여하는 핵산"입니다.
"RNA는 소위 분자 생물학의 중심 교리의 세 가지 핵심 요소 중 하나입니다.
전사 및 번역
간단히 말해서, 전사는 DNA에서 시작하여 RNA 분자의 형성으로 이어지는 일련의 세포 반응입니다.
반면에 번역은 전사 과정에서 생성된 RNA 분자에서 시작하여 단백질 생성으로 끝나는 일련의 세포 과정입니다.
생물학자들과 유전학자들은 "번역"이라는 용어를 만들어 냈습니다. 왜냐하면 뉴클레오티드의 언어에서 아미노산의 언어로 넘어가기 때문입니다.
유형 및 기능
전사 및 번역 과정은 앞서 언급한 모든 유형의 RNA를 주인공으로 봅니다(tRNA, mRNA 등):
- mRNA는 단백질을 암호화하는 RNA 분자입니다. 즉, mRNA는 뉴클레오타이드를 단백질의 아미노산으로 번역하는 과정 이전의 단백질입니다.
mRNA는 전사 후 여러 변형을 겪습니다. - TRNA는 비암호화 RNA 분자이지만 그럼에도 불구하고 단백질 형성에 필수적입니다. 사실, 그들은 mRNA 분자가 보고하는 내용을 해독하는 데 중요한 역할을 합니다.
"수송 RNA"라는 이름은 이러한 RNA가 아미노산을 운반한다는 사실에서 파생됩니다. 보다 정확하게는 각 아미노산이 특정 tRNA에 해당합니다.
TRNA는 서열에서 3개의 특정 뉴클레오티드를 통해 mRNA와 상호작용합니다. - RRNA는 리보솜을 구성하는 RNA 분자입니다. 리보솜은 mRNA를 따라 이동하면서 단백질의 아미노산을 결합하는 복잡한 세포 구조입니다.
일반적인 리보솜은 그 안에 tRNA를 수용하고 mRNA와 만날 수 있는 일부 부위를 포함합니다.여기서 위에서 언급한 세 가지 특정 뉴클레오티드가 메신저 RNA와 상호 작용합니다. - SnRNA는 과정에 참여하는 RNA 분자입니다. 접합 mRNA에 존재하는 인트론의 수. 인트론은 비암호화 mRNA의 짧은 부분으로, 단백질 합성의 목적에는 쓸모가 없습니다.
- 리보자임은 필요한 경우 리보뉴클레오티드 가닥의 절단을 촉매하는 RNA 분자입니다.
그림: mRNA의 번역.
