Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

14.7: Soorten RNA
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Soorten RNA
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT
* De tekstvertaling is door de computer gegenereerd

14.7: Soorten RNA

Overzicht

Drie hoofdtypen RNA zijn betrokken bij de eiwitsynthese: boodschapper-RNA (mRNA), transfer-RNA (tRNA) en ribosomaal RNA (rRNA). Deze RNA's vervullen verschillende functies en kunnen in grote lijnen worden geclassificeerd als eiwitcoderend of niet-coderend RNA. Niet-coderende RNA's spelen een belangrijke rol bij de regulatie van genexpressie als reactie op ontwikkelings- en omgevingsveranderingen. Niet-coderende RNA's in prokaryoten kunnen worden gemanipuleerd om effectievere antibacteriële geneesmiddelen te ontwikkelen voor gebruik bij mensen of dieren.

RNA voert verschillende maar coöperatieve functies uit tijdens eiwitsynthese

Het centrale dogma van de moleculaire biologie stelt dat DNA de informatie bevat die voor eiwitten codeert en dat RNA deze informatie gebruikt om de eiwitsynthese te sturen. Bij de eiwitsynthese zijn verschillende soorten RNA betrokken. Afhankelijk van het feit of ze al dan niet coderen voor eiwitten, wordt RNA in grote lijnen geclassificeerd als eiwitcoderend of niet-coderend RNA.

Messenger RNA (mRNA) is het eiwitcoderende RNA. Het bestaat uit codons—Sequenties van drie nucleotiden die coderen voor een specifiek aminozuur. Transfer RNA (tRNA) en ribosomaal RNA (rRNA) zijn niet-coderend RNA. tRNA werkt als een adaptermolecuul dat de mRNA-sequentie leest en aminozuren in de juiste volgorde in de groeiende polypeptideketen plaatst. rRNA en andere eiwitten vormen het ribosoom - de zetel van de eiwitsynthese in de cel. Tijdens translatie bewegen ribosomen zich langs een mRNA-streng waar ze de binding van tRNA-moleculen stabiliseren en de vorming van peptidebindingen tussen aminozuren katalyseren. Verschillende soorten RNA voeren dus specifieke maar complementaire functies uit tijdens de eiwitsynthese.

Niet-coderende RNA's in eukaryoten reguleren genexpressie

Andere niet-coderende RNA's dan tRNA en rRNA werden aanvankelijk beschouwd als "genomic junk" omdat ze niet codeerden voor eiwitten. Hun rol bij het reguleren van genexpressie is echter de afgelopen decennia ontdekt en er wordt nog steeds uitgebreid onderzoek naar gedaan. Gebaseerd op thNiet-coderende RNA's met hun lengte kunnen worden geclassificeerd als kleine regulerende RNA's (<100 nucleotiden) of lange niet-coderende RNA's (> 200 nucleotiden).

Zowel kleine regulerende RNA's als lange niet-coderende RNA's reguleren genexpressie door verschillende stadia van transcriptie en translatie te veranderen. Niet-coderende RNA's beïnvloeden de mRNA-splitsing - verwijdering van niet-coderende eiwitsegmenten en het samenvoegen van de eiwitcoderende sequenties. Op deze manier controleren ze de vorming van verschillende eiwitvarianten uit een enkel gen. Kleine regulerende RNA's zoals microRNA's (miRNA's) en kleine interfererende RNA's (siRNA's) binden aan complementaire sequenties op mRNA en remmen de eiwitsynthese ofwel door de toegang van de translatiemachine tot het mRNA te blokkeren of door het mRNA zelf af te breken. Lange niet-coderende RNA's werken samen met en rekruteren enzymen die DNA en histonen - eiwitten die helpen bij het verpakken van DNA in de kern - chemisch wijzigen om transcriptie te activeren of te onderdrukken.

Niet-coderende RNA's in Prokaryotes fungeren als omgevingssensoren

RNA-gemedieerde regulatie van genexpressie is wijdverspreid bij bacteriën. Regulerende sequenties in mRNA - riboswitches genaamd - werken als omgevingssensoren door veranderingen in temperatuur en nutriëntenniveaus te detecteren.

Op riboswitch gebaseerde regulatie hangt af van de vorming van twee elkaar uitsluitende en stabiele conformaties van de secundaire RNA-structuur. De secundaire structuur schakelt tussen de twee conformaties om genexpressie in of uit te schakelen als reactie op veranderingen in de omgeving. Wanneer de bacterie Listeria monocytogenes bijvoorbeeld een gastheer infecteert, breekt de hogere lichaamstemperatuur van de gastheer de secundaire structuur in het 5'-niet-getranslateerde gebied van het bacteriële mRNA af. Dit legt een ribosoombindende plaats op het mRNA bloot en initieert eiwittranslatie, waardoor de bacteriën kunnen leven en groeien in het gastheerorganisme.

Riboswitches kunnen worden gemanipuleerd om effectieve antibacteriële middelen te ontwikkelen

Een beetje riboschakelaars detecteren eindproducten van metabole routes en dienen als feedbackcontroles voor transcriptie of vertaling. De thiamine pyrofosfaat riboswitch reguleert bijvoorbeeld de biosynthese van thiamine in bacteriën. Wanneer een voldoende concentratie thiamine is gesynthetiseerd, bindt het zich aan de riboswitch en verandert het van conformatie. Deze verandering in conformatie blokkeert de translatie-initiatieplaats en stopt de eiwitsynthese.

Verbindingen die qua structuur sterk lijken op thiamine, worden bestudeerd als potentiële antibacteriële middelen. Deze medicijnen zijn bedoeld om de riboswitch te binden in afwezigheid van thiamine en een conformatieverandering te veroorzaken die de vertaling blokkeert van eiwitten die nodig zijn voor de biosynthese van thiamine. Omdat de bacteriën deze voedingsstof niet kunnen produceren, stopt het met groeien en sterft uiteindelijk af. Aangezien riboswitches vaker worden aangetroffen in prokaryoten dan in eukaryoten, zouden riboswitch-gerichte antibacteriële middelen minimale nadelige effecten hebben op zoogdiergastheren.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter