RNA

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Struttura del RNA

L'acido ribonucleico' (RNA o ARN) è un polimero organico, risultante dalla polimerizzazione di ribonucleotidi.

Chimicamente l'RNA è molto simile al DNA. Anch'esso è una catena polinucleotidica contenente quattro nucleotidi diversi. Le molecole di RNA differiscono da quelle di DNA perché:

  • contengono lo zucchero ribosio (con un gruppo OH legato al carbonio 2') anziché il deossiribosio (da qui il nome)
  • una delle basi, la timina (T), è sostituita dall'uracile (U). In questo caso è l'uracile a legarsi all'adenina, mentre la guanina si lega sempre alla citosina;
  • sono di solito a singolo filamento, anziché a filamento doppio (il DNA possiede una struttura più complessa, chiamata a doppia elica, che consiste nel piegamento della struttura a elica singola su se stessa, secondo i canoni dei livelli di organizzazione proteica, mentre l'RNA possiede una struttura semplice a elica singola).

Le molecole di RNA vengono sintetizzate attraverso un processo, conosciuto come trascrizione del DNA, dove un filamento di DNA viene ricopiato nel corrispondente filamento di RNA.

Vi sono tre tipi di RNA comuni a tutti gli organismi cellulari:

  • mRNA (RNA messaggero) che contiene l'informazione per la sintesi delle proteine;
  • rRNA (RNA ribosomiale), che entra nella struttura dei ribosomi;
  • tRNA (RNA transfer) necessario per la traduzione nei ribosomi.

Negli eucarioti abbiamo anche:

  • hnRNA (RNA eterogeneo nucleare) tipo di molecole di cui fa parte il pre-mRNA;
  • snRNA (piccolo RNA nucleare) necessario per la maturazione dell'HnRna.

La sintesi dell'RNA è molto simile a quella del DNA. La RNA polimerasi non richiede però un innesco. La trascrizione può iniziare solo presso una sequenza detta promotore e termina in presenza di altre sequenze particolari.

È stata avanzata l'ipotesi che l'RNA abbia assunto un ruolo chiave negli organismi primitivi prima del DNA. A favore di tale ipotesi c'è la capacità catalitica di alcune molecole di RNA (ribozimi).

Sull'mRNA viene trascritta l'informazione genetica che poi verrà utilizzata per svariati usi.

Sintesi[modifica | modifica sorgente]

Questo processo è molto diverso tra gli eucarioti e i procarioti. Negli eucarioti la sintesi avviene nel nucleo attraverso tre diversi enzimi detti RNA polimerasi (nei procarioti ce n'è solo una). Sono parzialmente diverse tra loro, infatti hanno alcune subunità in comune e altre uniche per la loro specie. Ciò è anche dovuto al fatto che esse producono tre tipi diversi di RNA.

Subunità centrali: rpb1, rpb2, rpb3, sono richiesti per l'attività enzimatica;

Subunità comuni: rpb5, rpb6, rpb8, rpb10, rpb12 processo trascrizionale;

subunità non essenziali: rpb4, rpb9 non sono richieste per attività trascrizionale; rpb7, rpb11,sono richieste per l'attività polimerasica;

  • La RNA polimerasi I produce gli rRNA 5,8 S, 18 S, 28 S nel nucleolo
  • La RNA polimerasi II produce mRNA e piccoli RNA stabili che servono a formare gli snRNP nel nucleo
  • La RNA polimerasi III produce piccoli RNA stabili, tRNA e l'RNA 5 S sempre nel nucleo.

La RNA polimerasi più conosciuta è la RNA polimerasi II perché produce l'mRNA, che servirà poi ai ribosomi per sintetizzare le proteine.

L'rRNA 18 S più 35 proteine compresse andrà a formare la subunità ribosomiale minore. Gli rRNA 5 S, 5,8 S e 28 S più 50 proteine andranno a formare la subunità ribosomiale maggiore.

Anomalie dell'RNA[modifica | modifica sorgente]

Durante il corso degli anni i ricercatori si sono accorti che gran parte dell'RNA sintetizzato dalle polimerasi veniva scartato e solo una piccola parte veniva inviata sotto forma di mRNA per la sintesi proteica. Infatti per una proteina media di circa 400 amminoacidi (quindi 1200 nucleotidi) venivano sintetizzati anche più del doppio dei nucleotidi realmente necessari.

Ciò è dovuto al fatto che nel DNA esistono delle sequenze non più codificanti, che servivano alla cellula quando non era ancora specializzata. Queste sequenze vengono comunque trascritte dalla polimerasi e vengono dette introni, quelle che invece vengono copiate e codificanti, esoni. Questo fatto implica che prima della traduzione, esse andranno tagliate; in un processo denominato Splicing

L'RNA transfer (tRNA)[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi tRNA.

L'RNA transfer è costituito da un filamento di RNA di circa 80 basi azotate ripiegato a formare tre lobi, che ricordano la caratteristica forma di un trifoglio. Un lobo riconosce tramite un anticodone la tripletta sull'RNA messaggero corrispondente all'amminoacido trasportato dal transfer; un altro riconosce l'enzima che attacca l'amminoacido al transfer; un terzo è il sito di riconoscimento del ribosoma. Trasferisce ai ribosomi i vari amminoacidi, che uniti formano fra loro un legame peptidico per poter formare le proteine.

L'RNA messaggero (mRNA)[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi mRNA.

L'RNA si occupa di trasportare le informazioni codificate nel DNA al citoplasma. L'mRNA si presenta sotto forma di filamento sul quale sono presenti triplette di nucleotidi (detti codoni). Il processo di formazione di un nuovo filamento è detto trascrizione. La sequenza base del filamento di mRNA è complementare a quella del filamento del DNA dal quale è stato copiato, e non identica. Quando l'mRNA ha trasmesso l'informazione si scompone nei nucleotidi che lo componevano.

Elaborazione dell'mRNA[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Maturazione dell'mRNA.

La maturazione dell'mRNA (o maturazione dell'RNA) è una serie di processi chimici che trasformano una molecola di pre-mRNA (trascritto primario) in mRNA.

La maturazione dell'mRNA differisce molto tra gli eucarioti e i procarioti. L'mRNA procariotico è già maturo dopo la trascrizione e non richiede di essere controllato, tranne che in alcuni casi. Il pre-RNA eucariotico invece richiede diversi passaggi.

Le tappe della maturazione sono:

Molecole di snRNA prendono parte alla maturazione.

L'RNA ribosomiale (rRNA)[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi rRNA.

L'RNA ribosomiale nel citoplasma, forma con le proteine particolari organuli, i ribosomi, sui quali avviene la sintesi proteica.

Il meccanismo utilizzato per la conversione dell'informazione da sequenze di nucleotidi in sequenze di amminoacidi è conosciuto come codice genetico; il processo di trasferimento di informazione dagli mRNA alle proteine costituisce la cosiddetta "traduzione" dell'informazione genetica. Il codice genetico consiste nell'esistenza di una corrispondenza tra unità di messaggio, costituite a sequenze di tre nucleotidi (triplette o codoni) contenute negli mRNA, e uno dei venti amminoacidi che costituiscono le proteine.

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • David L. Nelson, Michael M. Cox, I Principi di Biochimica di Lehninger, 3ª ed., Bologna, Zanichelli, febbraio 2002, ISBN 88-08-09035-3.

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