Основная структура РНК состоит из пятиуглеродного сахара и одной из четырех азотных оснований. Хотя большинство РНК имеет одну цепь, она может образовывать сложные вторичные и третичные структуры. Такие структуры играют важную роль в регулировании транскрипции и перевода.
Существует три основных типа рибонуклеиновой кислоты (РНК): РНК-мессенджера (мРНК), РНК передачи (тРНК) и рибосомная РНК (рРНК). Все три типа РНК состоят из одноструйной цепи нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из пятиуглеродной сахарной рибозы. Молекулы углерода рибозы проходят от одного до пяти. Углерод номер пять несет фосфатную группу, а углерод номер один – азотную основу.
Есть четыре азотных основания в РНК: аденин (A), гуанин (G), цитозин (C), и урацил (U). Uracil является единственной базой в РНК, которая не присутствует в ДНК, которая использует тимин (T) вместо. Во время транскрипции РНК синтезируется из шаблона ДНК, основанного на дополнительной привязке новых оснований РНК к основаниям ДНК; A связывается с T, G связывается с C, C связывается с G, а U связывается с A.
Как и ДНК, соседние нуклеотиды в РНК связаны между собой через фосфодиестерные связи. Эти связи образуются между фосфатной группой одного нуклеотида и группой гидроксила (-OH) на рибозе соседнего нуклеотида.
Эта структура придает РНК ее направленность, то есть два конца цепи нуклеотидов различны. Углерод номер пять рибозы несет в себе фосфатную группу, которая приводит к названию 5′ конца (читается “праймер 5”). Последняя рибоза на другом конце нуклеотидной цепи имеет свободную группу гидроксила (-OH) на углеродном номере 3; следовательно, этот конец молекулы РНК называется 3′ конец. По мере добавления нуклеотидов в цепочку во время транскрипции 5′ фосфатная группа нового нуклеотида реагирует с 3′ гидроксиловой группой растущей цепи. Таким образом, РНК всегда собирается в направлении от 5′ до 3′
Вторичные структуры образуются путем дополнительного базового спаривания между далекими нуклеотидами на одной и той же одноструйной РНК. Петли шпильки образуются путем дополнительного сопряжения оснований в пределах 5-10 нуклеотидов друг от друга. Стволовые петли образуются путем сопряжения оснований, которые разделены от 50 до сотен нуклеотидов. В прокариотах эти вторичные структуры функционируют как транскрипционные регуляторы. Например, петля шпильки может служить сигналом прекращения, так что, когда транскрипционные ферменты сталкиваются с этой структурой, они отсоединяются от мРНК и транскрипция останавливается. Стволовые петли или шпильки петли на 3′ или 5′ концы также регулируют стабильность мРНК в эукариот, предотвращая связывание рибонуклеазов-ферментов, которые ухудшают РНК.
Вторичные структуры могут образовывать более сложные третичные структуры, называемые псевдокнотами. Псевдоноты образуются, когда базы в области цикла вторичных структур взаимодействуют с дополнительными базами вне цикла. Эти третичные структуры играют важную роль в структуре и функции РНК.
tRNAs служить в качестве молекул адаптера во время перевода мРНК в белки. С одной стороны, tRNAs нести аминокислоты. На другом конце они связываются с кодоном мРНК – последовательностью из трех нуклеотидов, кодируемых конкретной аминокислотой. молекулы tRNA обычно 70-80 нуклеотидов длиной и складываются в структуру стволовой петли, которая напоминает клевер. Три из четырех стеблей имеют петли, содержащие 7-8 оснований. Четвертый стебель не закольцован, и включает в себя свободные 5′ и 3′ концы нити РНК. 3′ конец действует как аминокислота прием сайта.
Трехмерная структура тРНК L-образная, с аминокислотной связывающей площадкой на одном конце и антикодоном на другом конце. Антикодоны являются последовательностями трех нуклеотидов, которые дополняют кодон мРНК. Эта своеобразная форма тРНК позволяет ей связываться с рибосомами, где происходит синтез белка.
