14.4: RNA Structuur
Overzicht
De basisstructuur van RNA bestaat uit een suiker met vijf koolstofatomen en een van de vier stikstofbasen. Hoewel het meeste RNA enkelstrengs is, kan het complexe secundaire en tertiaire structuren vormen. Dergelijke structuren spelen een essentiële rol bij de regulering van transcriptie en vertaling.
Verschillende soorten RNA hebben dezelfde basisstructuur
Er zijn drie hoofdtypen ribonucleïnezuur (RNA): boodschapper-RNA (mRNA), transfer-RNA (tRNA) en ribosomaal-RNA (rRNA). Alle drie de RNA-typen bestaan uit een enkelstrengige keten van nucleotiden. Elke nucleotide is samengesteld uit de suikerribose met vijf koolstofatomen. De koolstofmoleculen van ribose zijn genummerd van één tot en met vijf. Koolstof nummer vijf draagt een fosfaatgroep en koolstof nummer één een stikstofhoudende basis.
Er zijn vier stikstofhoudende basen in RNA: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en uracil (U). Uracil is de enige base in RNA die niet aanwezig is in DNA, dat in plaats daarvan thymine (T) gebruikt. Tijdens transcriptie, RNAwordt gesynthetiseerd uit een DNA-sjabloon op basis van complementaire binding van de nieuwe RNA-basen aan de DNA-basen; A bindt aan T, G bindt aan C, C bindt aan G en U bindt aan A.
RNA-assemblage is unidirectioneel
Net als DNA zijn aangrenzende nucleotiden in RNA met elkaar verbonden door middel van fosfodiësterbindingen. Deze bindingen worden gevormd tussen de fosfaatgroep van één nucleotide en een hydroxylgroep (-OH) op de ribose van het aangrenzende nucleotide.
Deze structuur verleent RNA zijn directionaliteit - dat wil zeggen dat de twee uiteinden van de keten van nucleotiden verschillend zijn. Koolstof nummer vijf van ribose draagt een ongebonden fosfaatgroep die aanleiding geeft tot de naam 5'-uiteinde (lees vijf prime). De laatste ribose aan het andere uiteinde van de nucleotideketen heeft een vrije hydroxylgroep (–OH) op koolstofgetal 3; daarom wordt dit uiteinde van het RNA-molecuul het 3'-uiteinde genoemd. Omdat nucleotiden tijdens transcriptie aan de keten worden toegevoegd, reageert de 5'-fosfaatgroep van het nieuwe nucleotide met de 3'-hydroxylgroep van de groeiende keten. Daarom wordt RNA altijd geassembleerd in de richting van 5 'naar 3'.
RNA kan secundaire structuren vormen
Secundaire structuren worden gevormd door complementaire basenparing tussen verre nucleotiden op hetzelfde enkelstrengs RNA. Haarspeldlussen worden gevormd door complementair paren van basen binnen 5-10 nucleotiden van elkaar. Stamlussen worden gevormd door het paren van basen die gescheiden zijn door 50 tot honderden nucleotiden. In prokaryoten functioneren deze secundaire structuren als transcriptionele regulatoren. Een haarspeldlus kan bijvoorbeeld dienen als een terminatiesignaal, zodat wanneer transcriptie-enzymen deze structuur tegenkomen, ze loskomen van het mRNA en de transcriptie stopt. Stamlussen of haarspeldlussen aan de 3'- of 5'-uiteinden reguleren ook de mRNA-stabiliteit in eukaryoten door de binding van ribonucleasen - enzymen die RNA afbreken te voorkomen.
Secundaire structuren kunnen meer gecompliceerde tertiaire structuren vormen die p worden genoemdseudoknots. Pseudoknots worden gevormd wanneer basen in de lusgebieden van secundaire structuren interageren met complementaire basen buiten de lus. Deze tertiaire structuren spelen een essentiële rol bij de structuur en functie van RNA.
De secundaire en tertiaire structuur van tRNA maakt eiwitsynthese mogelijk
tRNA's dienen als adaptermoleculen tijdens de vertaling van mRNA in eiwitten. Aan het ene uiteinde dragen tRNA's een aminozuur. Aan de andere kant binden ze zich aan een mRNA-codon - een sequentie van drie nucleotiden die codeert voor een specifiek aminozuur. tRNA-moleculen zijn meestal 70-80 nucleotiden lang en vouwen tot een stamlusstructuur die lijkt op een klaverblad. Drie van de vier stelen hebben lussen met 7-8 basen. De vierde stam is niet-lusvormig en omvat de vrije 5'- en 3'-uiteinden van de RNA-streng. Het 3'-uiteinde fungeert als de aminozuuracceptorplaats.
De driedimensionale structuur van tRNA is L-vormig, met de aminozuurbindingsplaats aan het ene uiteinde en een anticodon aan de andere kant.haar einde. Anticodons zijn sequenties van drie nucleotiden die complementair zijn aan het mRNA-codon. Door deze eigenaardige vorm van het tRNA kan het zich binden aan ribosomen, waar eiwitsynthese plaatsvindt.
