Die sentrale dogma van molekulêre biologie dui daarop dat DNS die inligting bevat om vir al ons proteïene te kodeer, en drie verskillende tipes RNA vertaal hierdie kode taamlik passief in polipeptiede. Veral boodskapper-RNA (mRNA) dra die proteïenbloudruk van die sel se DNA na sy ribosome, wat die "masjiene" is wat proteïensintese beheer. Die RNA (tRNA) dra dan die toepaslike aminosure oor na die ribosoom vir inkorporering in 'n nuwe proteïen. Intussen bestaan die ribosome self hoofsaaklik uit ribosomale RNA (rRNA) molekules.
In die halfeeu sedert die struktuur van DNS vir die eerste keer ontwikkel is, het wetenskaplikes egter geleer dat RNA 'n veel groter rol speel as om net aan proteïensintese deel te neem. Daar is byvoorbeeld gevind dat baie tipes RNA katalities is, wat beteken dat hulle biochemiese reaksies uitvoer op dieselfde manier as wat ensieme doen. Daarbenewens is gevind dat baie ander RNA-spesies komplekse regulerende rolle speel inselle.
RNS-molekules speel dus talle rolle in beide normale sellulêre prosesse en siektetoestande. Gewoonlik word daardie RNA-molekules wat nie die vorm van mRNA aanneem nie, nie-kodering genoem omdat hulle nie vir proteïene kodeer nie. Deelname van nie-koderende mRNA's in baie regulatoriese prosesse. Hulle voorkoms en verskeidenheid van funksies het gelei tot die hipotese dat die "RNA-wêreld" die evolusie van DNA- en RNA-funksies in die sel kan voorafgaan, deelname aan proteïenbiosintese.
Nie-koderende RNA's in eukariote
Daar is verskeie variëteite van nie-koderende RNA in eukariote. Die belangrikste is dat hulle RNA (tRNA) en ribosomale RNA (rRNA) oordra. Soos vroeër genoem, speel beide tRNA en rRNA 'n belangrike rol in die vertaling van mRNA in proteïene. Francis Crick het byvoorbeeld die bestaan van adaptor-RNA-molekules voorgestel wat aan die mRNA-nukleotiedkode kan bind, en sodoende die oordrag van aminosure na groeiende polipeptiedkettings vergemaklik.
Die werk van Hoagland et al. (1958) het inderdaad bevestig dat 'n sekere fraksie van sellulêre RNA kovalent aan aminosure gekoppel is. Later het die feit dat rRNA 'n strukturele komponent van ribosome blyk te wees, voorgestel dat rRNA, soos tRNA, ook nie kodeer nie.
Benewens rRNA en tRNA, is daar 'n aantal ander nie-koderende RNA's in eukariotiese selle. Hierdie molekules help met baie van die belangrike energiebergende funksies van RNA in die sel, wat steeds opgesom en gedefinieer is. Daar word dikwels na hierdie RNA's verwys as klein regulatoriese RNA's (sRNA's).in eukariote is hulle verder in 'n aantal subkategorieë geklassifiseer. Saam oefen regulatoriese RNA's hul effekte uit deur 'n kombinasie van komplementêre basisparing, kompleksering met proteïene en hul eie ensiematiese aktiwiteit.
Klein kern-RNA
Een belangrike subkategorie van klein regulerende RNA's bestaan uit molekules bekend as klein kern-RNA's (snRNA's). Hierdie molekules speel 'n belangrike rol in die regulering van gene deur RNA-splyting. SnRNA's word in die kern gevind en word gewoonlik nou geassosieer met proteïene in komplekse genoem snRNP's (klein kernribonukleoproteïene, wat soms na verwys word as "snurps"). Die algemeenste van hierdie molekules is die U1-, U2-, U5- en U4/U6-deeltjies, wat betrokke is by pre-mRNA-splyting om volwasse mRNA te vorm.
MicroRNA
Nog 'n onderwerp van groot belang vir navorsers is mikro-RNA's (miRNA's), wat klein regulerende RNA's van ongeveer 22 tot 26 nukleotiede lank is. Die bestaan van miRNA's en hul kontraktiele funksies RNA's in die sel in geenregulering is oorspronklik in die nematode C. elegans ontdek (Lee et al., 1993; Wightman et al., 1993). Sedert hul ontdekking van miRNA's, is hulle in baie ander spesies geïdentifiseer, insluitend vlieë, muise en mense. Tot dusver is 'n paar honderd miRNA's geïdentifiseer. Daar kan baie meer wees (He & Hannon, 2004).
MiRNAs is getoon om geenuitdrukking te inhibeer deur translasie te onderdruk. Byvoorbeeld, miRNA's gekodeer deur C. elegans, lin-4 en let-7,bind aan die 3'-onvertaalde gebied van hul mRNA-teikens, wat die vorming van funksionele proteïene in sekere stadiums van larwe-ontwikkeling voorkom. Tot dusver blyk dit dat die meeste miRNA's wat bestudeer is geenuitdrukking beheer deur aan teiken-mRNA's te bind deur onvolmaakte basisparing en daaropvolgende inhibisie van translasie, hoewel sommige uitsonderings opgemerk is.
Bykomende navorsing toon miRNA's speel ook 'n belangrike rol in kanker en ander siektes. Die miR-155 spesie is byvoorbeeld verryk in B-selle afkomstig van Burkitt se limfoom, en die volgorde daarvan korreleer ook met 'n bekende chromosomale translokasie (uitruiling van DNA tussen chromosome).
Klein steurende RNA
Klein interfererende RNA (siRNA) is nog 'n klas RNA. Alhoewel hierdie molekules slegs 21 tot 25 basispare lank is, werk hulle ook om geenuitdrukking stil te maak. In die besonder kan een string van 'n dubbelstring siRNA-molekule ingesluit word in 'n kompleks genaamd RISC. Hierdie RNA-bevattende kompleks kan dan die transkripsie van 'n mRNA-molekule wat 'n komplementêre volgorde tot sy RNA-komponent het, inhibeer.
MiRNA's is die eerste keer geïdentifiseer deur hul betrokkenheid by RNA-interferensie (RNAi). Hulle het moontlik ontwikkel as 'n verdedigingsmeganisme teen dubbelstring-RNA-virusse. SiRNA's word afgelei van langer transkripsies in 'n proses soortgelyk aan dié waardeur miRNA's voorkom en verwerking van beide tipes RNA behels dieselfde ensiemDicer. Die twee klasse verskil blykbaar in hul onderdrukkingsmeganismes, maar uitsonderings is gevind waarin siRNAs gedrag toon wat meer tipies is van miRNAs en omgekeerd (He & Hannon, 2004).
Klein kern-RNA
Binne die eukariotiese kern is die nukleolus die struktuur waarin rRNA-prosessering en ribosomale samestelling plaasvind. Molekules genaamd klein nukleolêre RNA's (snoRNA's) is uit kernekstrakte geïsoleer as gevolg van hul oorvloed in hierdie struktuur. Hierdie molekules funksioneer om rRNA-molekules te verwerk, wat dikwels lei tot metilering en pseudouridilering van spesifieke nukleosiede. Modifikasies word bemiddel deur een van twee klasse snoRNA's: C/D-boks- of H/ACA-boksfamilies, wat tipies die byvoeging van metielgroepe of uradien-isomerisasie in onderskeidelik onvolwasse rRNA-molekules behels.
Nie-koderende RNA's in prokariote
Eukariote het egter nie die mark gedryf na nie-koderende RNA's met spesifieke regulatoriese energiefunksies van RNA's in die sel nie. Bakterieë besit ook 'n klas klein regulerende RNA's. Bakteriese rRNA's is betrokke by prosesse wat wissel van virulensie tot die oorgang van groei na stilstaande fase wat plaasvind wanneer 'n bakterie met 'n voedingstofontnemingsituasie gekonfronteer word.
Een voorbeeld van bakteriële rRNA is die 6S RNA wat in Escherichia coli gevind word. Hierdie molekule is goed gekarakteriseer, met sy aanvanklike volgordebepaling wat in 1980 plaasgevind het. 6S RNAword oor baie bakteriese spesies bewaar, wat 'n belangrike rol in geenregulering aandui.
Daar is getoon dat RNA die aktiwiteit van RNA-polimerase (RNAP), die molekule wat boodskapper-RNA vanaf DNA transkribeer, beïnvloed. 6S RNA inhibeer hierdie aktiwiteit deur te bind aan 'n polimerase subeenheid wat transkripsie stimuleer tydens groei. Deur hierdie meganisme inhibeer 6S RNA die uitdrukking van gene wat aktiewe groei stimuleer en help selle om die stilstaande fase te betree (Jabri, 2005).
Riboswitches
Geenregulering - in beide prokariote en eukariote - word beïnvloed deur RNA-regulerende elemente wat riboswitches (of RNA-skakelaars) genoem word. Riboskakelaars is RNA-sensors wat omgewings- of metaboliese seine opspoor en daarop reageer en dus geenuitdrukking beïnvloed.
'n Eenvoudige voorbeeld van hierdie groep is die temperatuursensor-RNA wat in die virulensie-gene van die bakteriële patogeen Listeria monocytogenes gevind word. Wanneer hierdie bakterie die gasheer binnedring, smelt die verhoogde temperatuur binne die gasheer se liggaam die sekondêre struktuur van die segment in die 5'-onvertaalde gebied van die mRNA wat deur die bakteriële prfA-geen geproduseer word. As gevolg hiervan vind veranderinge in die sekondêre struktuur plaas.
Daar is getoon dat bykomende riboswitches op hitte- en koueskokke in 'n verskeidenheid organismes reageer en ook die sintese van metaboliete soos suikers en aminosure reguleer. Alhoewel riboswitches meer algemeen in prokariote voorkom, is baie ook in eukariotiese selle gevind.
