RNK
Ribonukleinska kiselina, skraćeno RNK, je biološki važan tip molekula koji se sastoji od dugih kovalentno vezanih jedinica nukleotida. Svaki nukleotid se sastoji od nukleobaze, šećera riboze i fosfata. RNK je veoma slična DNK, ali se od nje razlikuje u nekoliko važnih strukturnih detalja. RNK u ćelijama se sastoji iz jedne zavojnice dok je kod DNK dvostruka zavojnica, dok RNK nukleotide čine riboza i uracil za razliku od DNK koja se sastoji od deoksiriboze (tip riboze kojoj nedostaje jedan atom kiseonika) i timina.
U funkcionalnom pogledu postoje tri različita tipa RNK označenih kao i-RNK,t-RNK I r-RNK. Kod većine RNK molekula poored primarne strukture ne registruje se složenijii nivo organizacije. Ribonukleotidi su isto kao i kod DNK, međusobno povezani fosfodiestarskim vezama i njihov broj varira od 70-ak do preko deset hiljada. Svaki lanac RNK ima svoj početak, 5’ kraj i svoj završetak, 3’ kraj. Uređena sekundarna i tercijalna struktura javjalju se smo kod transportnih RNK i kod 5S ribozomske RNK.
Molekuli RNK pokazuju veliku raznovrsnost funkcije. Uprkos razlikama, svim tipovima RNK zajedničko je da se sintetišu kao komplementarne kopije DNK u procesu transkripcije i to je način za sintezu svih oblika RNK. U ćeliji najviše RNK molekula nalazi se u sastavu ribozoma oko 50%, u citozolu oko 24%, u mitohondrijama oko 15% a u jedru 11%. Dakle, RNK se najvećim delom transportuju do ribozoma, gde učestvuju u sintezi polipeptida.
Sadržaj
Od gena do proteina
Istraživanja su pokazala da postoji zakonit put prenosa genetičkih informacija od gena do protein, u okviru koga treba izdvojiti dve kompleksne faze.
U prvoj fazi DNK prenosi informaciju na i-RNK i druge tipove RNK, što je ostvareno u procesu transkripcije. Prepisivanje gena ili transkripcija predstavlja proces sinteze molekula RNK uz korišćenje jednog od lanca sa molekula DNK - matričnog lanca. Komplementarni lanac matričnom se naziva sense lanac i deo ovog lanca ima isti nukleotidni sastav kao i iRNK koja je nastala prepisivanjem gena, s tim što se na ovom lancu umesto uracila nalazi pirimidinska baza timin. Naspram matričnog lanca DNK po principu komplementarnosti mogu se sintetisati tri osnovne vrste RNK.
U drugoj fazi dolazi do “prevodjena”, translacije, šifre smeštene u iRNK, u odgovarajuću strukturu polipeptida. Redosled aminokiselina u polipeptidu uslovljen je redosledom nukleotida u iRNK, odnosno informacijom koju je ovaj molekul prethodno primio od odgovarajujćeg gena. Ovaj process se označava kao tanslacija. Obe ove faze u sintezi proteina, transkripcija I translacija, mogu se obuhvatiti jednim pojmom genska ekspresija.
Vrste RNK
Sve vrste RNK nastaju transkripcijom određenih delova jednog lanca DNK, odnosno prepisivanjem gena. I kod prokariota i kod eukariota postoje tri osnovna tipa RNK: informaciona RNK (iRNK), transportna RNK (tRNK) i ribozomska RNK (rRNK). Kod eukariota je pored osnovnih tipova otkriven i čitav niz malih RNK molekula: male jedarne RNK (snRNK, small nuclear), male RNK jedarceta (snoRNK, small nucleolar), mikoRNK (miRNK) , itd.
Molekuli iRNK
Molekuli iRNK su prenosioci genetičke informacije sa DNK na protein i služe kao matrica za sintezu polipeptida. Redosled nukleotida u iRNK se na ribozomima prevodi u redosled aminokiselina u polipeptidu i time je sinteza proteina genetički kontrolisan process. Informaciona RNK je po strukturi i veličini najraznovrsniji tip RNK u ćeliji ali količinski čini svega 5-10%.
Molekuli tRNK
Molekuli tRNK prenose amino kiseline do ribozoma gde se povezuju sa iRNK i učestvuju u prevođenju genetičke šifre u redosled aminokiselina u polipeptidu. Molekuli tRNK su kratki lanci koji u svom sastavu imaju 75 do 90 nukleotida,veličina im je oko 4S, a čine 10-15% ukupne ćelijske RNK. Jedna ista tRNK može da prepozna veći broj različitih kodona za istu aminokiselinu. Zbog toga ćelije poseduju manji broj tRNK (oko 40) nego informativnih kodona (61). Za stop kodon se ne vezuje ni jedna tRNK. Sve tRNK imaju isti 3’ kraj čija je struktura 5’-CCA-3’. Svi molekuli tRNK imaju sekundarnu I tercijalnu strukturu.Ali je karakteristična sekundarna struktura molekula tRNK jer je u vidu dateline sa tri lista.
Molekuli rRNK
Molekuli rRNK učestvuju u građi ribozomske strukture u citosolu koje su mesto sinteze protein.Ribozomi imaju 2 subjedinice (malu I veliku) od kojih svaka predstavlja kompleks RNK i ribozomalnih proteina. Ribozomska-RNK čini oko 65% u građi subjedinica ribozoma. To je najveća grupa RNK jer čini oko 80% svih molekula RNK. Razlikuje se nekoliko podvrsta koje se međusobno razlikuju prema veličini i sedimentacionom koeficijentu. Kod eukariota 5s, 5,8s, 18s, i 28s rRNK u ribozomima u citoplazmi, kao i 12s i 16s u ribozomima mitohondrija. Molekul rRNK katalizuje formiranje peptidne veze između aminokiselina u toku translacije.
Ribozimi su molekuli RNK sa enzimskom aktivnošću. rRNK učestvuje u građi ribozoma zajedno sa ribozomskim proteinima. Formiranje peptidne veze između aminokiselina u translaciji katalizuje rRNK iz velike subjedinice ribozoma koja ima polimeraznu aktivnost.
Iako su ribozimi retki u ćeliji, esencijalni su za život. Npr.funkcionalni deo ribozoma koji prevodi RNK u protein je ribozim koji poseduje tercijarnu strukturu koja mu omogućava obavljanje te funkcije
Pored osnovnih tipova RNK kod eukariota postoje određene frakcije malih i mikro RNK koje su uglavnom ukljuCene u obradu i modifikaciju glavnih kategorija RNK i kontrolu sinteze proteina.
Male nukleusne RNK
Male nukleusne RNK- snRNK koje ulaze u sastav splajsozoma, koji učestvuju u obradi primarnog prepisa iRNK a imaju i neke druge uloge. Splajsozomi su male jedarne ribonukleinske čestice slične ribozomima unutar kojih se vrši isecanje introna. Izgrađeni su od malih jedarnih RNK koje se obeležavaju kao U-RNK (odlikuju se visokim sadržajem uracila) i velikog broja proteina. Splajsozomi prepoznaju introne pomoću komplementarnosti između baza U-RNK i hnRNK pri čemu se obrazuju RNK-RNK hibridi sa pojedinim delovima introna. Na krajevima svakog introna nalaze se granični nizovi koji su zajednički svim intronima: na početki introna, 5' kraju, nalaze se nukleotidi G i U a na kraju, 3' kraju, su A i G Obrazovanjem RNK-RNK hibrida omogućeno je savijanje i isecanje introna čime se u vezu dovode početni i završni kraj susednih egzona koji se tada povežu u 5'-3' pravcu onim redosledom koji su imali u primarnom transkriptu.
Male nukleolusne RNK
Male nukleolusne RNK (snoRNK) vrše obradu i modifikaciju baza rRNK u jedarcetu, postoje dve vrste ove RNK od toga je jedna zadužena za metilaciju.
Mikro RNK
Mikro RNK miRNK veliki broj najmanjih RNK, koje imaju oko 22 nukleotida vezuju se za iRNK u citoplazmi, i tako regulišu sintezu proteina i nalaze se u svim ćelijama.
Sve navedeno potvrđuje veliku raznolikost građe I funkcije molekula RNK.
Literatura
- Grupa autora sa medicine: Humana genetika, Beograd, 2009.
- J. Milašin, M. Babić, B. Popović: Praktikum iz humane genetike, Beograd, 2007.
- Tanja Todorović – Biohemija za studente Stomatologije Poglavlje :Nukleinske kiseline i sinteza proteina – Marko Babic
- www.wikipedia.com
- www.bionet-skola.com
