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第66章 什么是RNA?

RNA不仅是DNA鲜为人知的表亲,还起着将遗传信息转化为人体蛋白质的核心作用。这个非凡的分子还携带着许多病毒的遗传学指示,它可能帮助生命开始。

中心法则

核糖核酸是核糖核酸的缩写,而核糖核酸是脱氧核糖核酸的缩写,DNA共同构成了被认为对生命至关重要的三到四类主要“大分子”之一。(其他是蛋白质和脂质。许多科学家也将碳水化合物归为此类。)大分子是非常大的分子,通常由重复的亚基组成。RNA和DNA由称为核苷酸的亚基组成。

两种核酸结合在一起产生蛋白质。利用核酸中的遗传信息产生蛋白质的过程对生命至关重要,生物学家称其为分子生物学的“中心教条”。俄勒冈州立大学说,教条描述了生物体中遗传信息的流动,他说DNA的信息被写出或“转录”为RNA信息,而RNA的信息被写出或“翻译”为RNA。蛋白。

芝加哥大学生物学家,研究RNA修饰的Chuan He对Live Science说:“ RNA基本上是连接DNA和蛋白质的生物分子。”

RNA字母

RNA和DNA存储和复制信息的能力取决于分子的重复核苷酸亚基。核苷酸以特定的序列组织,可以像单词中的字母一样读取。

每个核苷酸都有三个主要部分:糖分子,磷酸基和称为核碱基或碱基的环状化合物。来自不同核苷酸单位的糖通过磷酸盐桥连接起来,形成RNA或DNA分子的重复聚合物,就像一条由糖珠通过磷酸盐串连接在一起的项链一样。

糖上附着的核碱基构成了构建蛋白质所需的序列信息,如美国国家人类基因组研究所所描述。RNA和DNA分别具有四个碱基的集合:DNA的腺嘌呤,嘌呤,胞嘧啶和胸腺嘧啶,而尿嘧啶交换成RNA中的胸腺嘧啶。四个碱基组成分子的字母,因此用字母表示:A代表腺嘌呤,G代表鸟嘌呤,依此类推。

讲遗传学词

但是,RNA和DNA不仅可以编码“字母”序列,还可以做更多的事情。他们也可以复制它们。之所以可行,是因为一个RNA或DNA字符串的碱基可以粘在另一个字符串的碱基上,但是只能以一种非常特定的方式。碱基仅与“互补”伴侣连接:RNA中的C到G和A到U(对于DNA则从A到T)。因此,DNA用作转录RNA分子的模板,该RNA分子反映了DNA序列-对其进行编码。

据马萨诸塞州大学称,一种称为信使RNA(mRNA)的RNA利用这种复制功能将遗传数据从DNA传递到核糖体(核糖体,细胞的蛋白质生产成分)。核糖体“读取” mRNA序列,以确定蛋白质亚基(氨基酸)应加入生长中的蛋白质分子的顺序。

其他两个RNA物种完成了这一过程:转移RNA(tRNA)将mRNA指定的氨基酸带入核糖体,而构成核糖体大部分的核糖体RNA(rRNA)将氨基酸连接在一起。

科学家认为RNA的中心教条活动对分子的定义至关重要。但是自从1980年代生物学家Sidney Altman和Thomas R. Cech发现RNA可以像蛋白质一样起作用以来,关于RNA是什么以及可以做什么的想法已经大大扩展了。(研究人员的发现使他们获得了1989年诺贝尔化学奖。)

蛋白质是体内大多数化学反应的关键成分,是酶,部分原因是这些分子可以实现惊人的各种形状或构象。(酶是促进和催化化学反应的蛋白质。)与DNA不同,RNA还可以在一定程度上变形,因此可以用作基于RNA的酶或核酶。生物学家梅林·克罗斯利(Merlin Crossley)在《谈话》中写道,RNA与DNA相比具有更大的灵活性,部分原因是RNA核糖上的多余氧气使该分子不稳定。脱氧核糖中的“脱氧”指DNA的1-氧缺乏。

据一些研究人员,最重要的基于RNA的催化活性发生在核糖体,其中的rRNA,核酶,介导氨基酸添加到蛋白质的增长。其他核酶包括将mRNA剪接成可用形式的小核RNA(snRNA),以及最早已知的核酶之一M1 RNA,该酶同样可剪切细菌tRNA。

RNA的监管动物园

他说,在过去的三十年中,随着研究人员发现一系列功能完全不同的RNA:调节基因,已知的RNA品种的数量激增。他说:“有一整套的RNA发挥着关键的调节作用。”影响表达哪些基因以及以什么速率表达。

研究人员在《国际生物医学杂志》 2017年发表的一篇评论中写道:“近年来,生物学领域几乎没有像RNA分子生物学那样彻底地转变。” 作者写道,最重要的是短干扰RNA(siRNA),microRNA(miRNA)和piwi相互作用RNA(piRNA)。

siRNA和miRNA通过附着于mRNA的互补序列来“沉默”基因。如2010年发表在《当前基因组学》(Current Genomics)杂志上的一篇评论中所

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