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14.7: Arten von RNA
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PROTOKOLLE

14.7: Arten von RNA

Überblick

Die Grundstruktur der RNA besteht aus einem Fünf-Kohlenstoff-Zucker und einer von vier stickstoffhaltigen Basen. Obwohl die meisten RNAs einzelsträngig sind, können sie komplexe Sekundär -und Tertiärstrukturen bilden. Solche Strukturen spielen eine wesentliche Rolle bei der Regulation der Transkription und Translation.

Verschiedene RNA-Typen haben die gleiche Grundstruktur

Es gibt drei Haupttypen der Ribonucleinsäure (RNA): Messenger-RNA (mRNA), Transfer-RNA (tRNA) und ribosomale RNA (rRNA). Alle drei RNA-Typen bestehen aus einer einsträngigen Kette von Nucleotiden. Jeder Nucleotid setzt sich aus dem Fünf-Kohlenstoff-Zucker Ribose zusammen. Die Kohlenstoffmoleküle der Ribose sind von eins bis fünf durchnummeriert. Der 5. Kohlenstoff trägt eine Phosphatgruppe, während der 1. Kohlenstoff an eine stickstoffhaltige Base gebunden ist.

In der RNA kommen vier stickstoffhaltige Basen vor: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Uracil (U). Uracil ist die einzige Base in der RNA, die nicht auch in der DNA vorhanden ist. Anstelle des Uracils besitzt die DNA Thymin (T). Während der Transkription wird RNA von einer DNA-Vorlage synthetisiert, die auf der komplementären Bindung der neuen RNA-Basen an die DNA-Basen basiert. A bindet an T, G bindet an C, C bindet an G und U bindet an A.

Die RNA-Zusammenstellung ist unidirektional

Wie in der DNA sind auch in der RNA benachbarte Nucleotide über Phosphodiesterbindungen miteinander verknüpft. Diese Bindungen bilden sich zwischen der Phosphatgruppe eines Nucleotids und einer Hydroxylgruppe (–OH) an der Ribose des benachbarten Nucleotids.

Diese Struktur verleiht der RNA ihre Richtungsabhängigkeit. Die beiden Enden der Nucleotidkette sind also unterschiedlich. Der Kohlenstoff Nummer fünf der Ribose trägt eine ungebundene Phosphatgruppe, die den Namen 5 end (lesen Sie fünf prime) ergibt. Die letzte Ribose am anderen Ende der Nucleotidkette hat eine freie Hydroxylgruppe (–OH) am Kohlenstoff Nr. 3; daher wird dieses Ende des RNA-Moleküls 3 end genannt. Da während der Transkription Nucleotide an die Kette angehängt werden, reagiert die 5 Phosphatgruppe des neuen Nukleotids mit der 3 Hydroxylgruppe der wachsenden Kette. Daher wird die RNA immer in der 5 zu 3 Richtung zusammengesetzt.

Die RNA kann Sekundärstrukturen bilden

Sekundärstrukturen werden durch komplementäre Basenpaarung zwischen entfernten Nucleotiden auf derselben einzelsträngigen RNA gebildet. Haarnadelschleifen werden durch komplementäre Basenpaarung innerhalb von 5-10 Nucleotiden zueinander gebildet. Stamm-Schleifen werden durch die Paarung von Basen gebildet, die durch 50 bis Hunderte von Nucleotiden getrennt sind. Bei Prokaryonten fungieren diese Sekundärstrukturen als Transkriptionsregulatoren. Eine Haarnadelschleife kann zum Beispiel als Terminationssignal dienen, so dass sich Transkriptionsenzyme, wenn sie auf diese Struktur treffen, von der mRNA lösen und die Transkription stoppt. Stem-Schleifen oder Haarnadelschleifen an den 3 oder 5 Enden regulieren auch die mRNA-Stabilität in Eukaryonten, indem sie die Bindung von Ribonucleasen, RNA-abbauenden Enzymen, verhindern.

Sekundärstrukturen können kompliziertere tertiäre Strukturen bilden, die Pseudoknoten genannt werden. Pseudoknoten werden gebildet, wenn Basen in den Schleifenbereichen von Sekundärstrukturen mit komplementären Basen außerhalb der Schleife interagieren. Diese Tertiärstrukturen spielen eine wesentliche Rolle in der Struktur und Funktion der RNA.

Die Sekundär- und Tertiärstruktur der tRNA ermöglicht die Proteinsynthese

Die tRNAs dienen als Adaptormoleküle bei der Übersetzung von mRNA in Proteine. An einem Ende tragen tRNAs eine Aminosäure. Am anderen Ende binden sie an ein mRNA-Codoneine Sequenz von drei Nucleotiden, die für eine bestimmte Aminosäure kodiert. tRNA-Moleküle sind in der Regel 70-80 Nucleotide lang und falten sich zu einer Stamm-Schleifenstruktur, die einem Kleeblatt ähnelt. Drei der vier Stämme haben Schleifen mit 7-8 Basen. Der vierte Stamm ist ungeschlauft und umfasst die freien 5 und 3 Enden des RNA-Stranges. Das 3 Ende fungiert als die Aminosäureakzeptorstelle.

Die dreidimensionale Struktur der tRNA ist L-förmig, mit der Aminosäure-Bindungsstelle an einem Ende und einem Anticodon am anderen Ende. Anticodons sind Sequenzen von drei Nucleotiden, die zum mRNA-Codon komplementär sind. Diese eigenartige Form der tRNA ermöglicht die Bindung an Ribosomen, wo die Proteinsynthese durchgeführt wird.


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