Protein sentezinde üç ana RNA türü yer alır: haberci RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA) ve ribozomal RNA (rRNA). Bu RNA'lar çeşitli işlevleri yerine getirir ve genel olarak protein kodlayan veya kodlamayan RNA olarak sınıflandırılabilir. Kodlamayan RNA'lar, gelişimsel ve çevresel değişikliklere yanıt olarak gen ifadesinin düzenlenmesinde önemli roller oynar. Prokaryotlardaki kodlamayan RNA'lar, insan veya hayvan kullanımı için daha etkili antibakteriyel ilaçlar geliştirmek üzere manipüle edilebilir.
Moleküler biyolojinin temel dogması, DNA'nın proteinleri kodlayan bilgileri içerdiğini ve RNA'nın bu bilgiyi protein sentezini yönlendirmek için kullandığını belirtir. Protein sentezinde farklı RNA türleri yer alır. RNA, proteinleri kodlayıp kodlamadıklarına bağlı olarak, genel olarak protein kodlayan veya kodlamayan RNA olarak sınıflandırılır.
Messenger RNA (mRNA), protein kodlayan RNA'dır. Belirli bir amino asidi kodlayan üç nükleotidin kodon dizilerinden oluşur. Transfer RNA (tRNA) ve ribozomal RNA (rRNA), kodlamayan RNA'dır. tRNA, mRNA dizisini okuyan ve büyüyen polipeptit zincirinde amino asitleri doğru sıraya yerleştiren bir adaptör molekül görevi görür. rRNA ve diğer proteinler, hücrede protein sentezinin yeri olan ribozomu oluşturur. Translasyon sırasında ribozomlar, tRNA moleküllerinin bağlanmasını stabilize ettikleri ve amino asitler arasında peptit bağlarının oluşumunu katalize ettikleri bir mRNA zinciri boyunca hareket ederler. Bu nedenle, farklı RNA türleri, protein sentezi sırasında spesifik ancak tamamlayıcı işlevler gerçekleştirir.
tRNA ve rRNA dışındaki kodlamayan RNA'lar başlangıçta “genomik çöp” olarak kabul edildi; çünkü proteinleri kodlamadılar. Bununla birlikte, gen ifadesini düzenlemedeki rolleri son birkaç on yılda keşfedildi ve kapsamlı bir şekilde araştırılmaya devam ediyor. Uzunluklarına bağlı olarak, kodlamayan RNA'lar küçük düzenleyici RNA'lar ( 200 nükleotid) olarak sınıflandırılabilir.
Hem küçük düzenleyici RNA'lar hem de uzun kodlamayan RNA'lar, çeşitli transkripsiyon ve çevirme aşamalarını değiştirerek gen ekspresyonunu düzenler. Kodlamayan RNA'lar, mRNA eklemeyi — protein kodlamayan bölümlerin çıkarılmasını ve protein kodlama dizilerini birleştirmeyi etkiler. Bu şekilde, tek bir genden farklı protein varyantlarının oluşumunu kontrol ederler. MikroRNA'lar (miRNA'lar) ve küçük karışan RNA'lar (siRNA'lar) gibi küçük düzenleyici RNA'lar, mRNA'daki tamamlayıcı dizilere bağlanır ve ya translasyon mekanizmasının mRNA'ya erişimini bloke ederek ya da mRNA'nın kendisini bozarak protein sentezini inhibe eder. Uzun kodlamayan RNA'lar, DNA ve histonları kimyasal olarak değiştiren enzimlerle etkileşime girer ve onları işe alır; DNA'nın çekirdeğe paketlenmesine yardımcı olan proteinler — transkripsiyonu etkinleştirmek veya bastırmak için.
RNA aracılı gen ekspresyonunun düzenlenmesi bakterilerde yaygındır. MRNA'daki riboswitches &mdash adı verilen düzenleyici sekanslar, sıcaklık ve besin seviyelerindeki değişiklikleri tespit ederek çevresel sensörler görevi görür.
Riboswitch tabanlı düzenleme, RNA ikincil yapısının karşılıklı olarak birbirini dışlayan ve kararlı iki konformasyonunun oluşumuna bağlıdır. İkincil yapı, çevresel değişikliklere yanıt olarak gen ifadesini açmak veya kapatmak için iki biçim arasında geçiş yapar. Örneğin, Listeria monocytogenes bakterisi bir konağı enfekte ettiğinde, konağın daha yüksek vücut sıcaklığı, 5 ’ bakteriyel mRNA'nın çevrilmemiş bölgesi. Bu, mRNA'da ribozom bağlanma bölgesini açığa çıkarır ve protein translasyonunu başlatarak bakterilerin konakçı organizma içinde yaşamasını ve büyümesini sağlar.
Bazı riboswitchler, metabolik yolların son ürünlerini tespit eder ve transkripsiyon veya çeviri için geri bildirim kontrolleri görevi görür. Örneğin tiamin pirofosfat riboswitch, bakterilerde tiamin biyosentezini düzenler. Yeterli bir tiamin konsantrasyonu sentezlendiğinde, riboswitch'e bağlanır ve konformasyonunu değiştirir. Konformasyondaki bu değişiklik, çeviri başlatma sitesini bloke eder ve protein sentezini durdurur.
Yapısında tiamine çok benzeyen bileşikler, potansiyel antibakteriyel ajanlar olarak incelenmektedir. Bu ilaçların tiamin yokluğunda riboswitch'e bağlanması ve tiamin biyosentezi için gerekli proteinlerin translasyonunu engelleyen konformasyonel bir değişikliğe neden olması amaçlanmıştır. Bakteriler bu besini üretemeyecekleri için büyümeyi durduracak ve sonunda ölecektir. Riboswitchler prokaryotlarda ökaryotlardan daha yaygın olarak bulunduğundan, riboswitch hedefleyen antibakteriyeller memeli konakçılar üzerinde minimum yan etkiye sahip olacaktır.
