結構生物化學/核酸/RNA

RNA 也稱為核糖核酸，是大多數生物體和病毒的一部分。它包含腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和尿嘧啶（而不是胸腺嘧啶）的鹼基，它們都與核糖結合。RNA 可用於製造 DNA 以及合成蛋白質。它是唯一一種可以作為蛋白質形成的催化劑以及儲存遺傳資訊的聚合物。RNA 骨架由交替的核糖-磷酸基團組成。RNA 通常在人類中以單鏈形式存在，但在許多其他生物體（包括病毒）中可以以雙鏈形式出現。

一些病毒具有 RNA 作為其主要遺傳物質，被稱為 RNA 病毒。這些病毒透過首先與細胞表面的特定蛋白質或受體結合來感染細胞。在與細胞表面結合後，病毒將其遺傳物質或 RNA 注射到細胞中。然後，病毒 RNA 與受感染細胞的核糖體結合。從本質上講，病毒會接管其宿主的分子機制，利用宿主細胞的轉錄能力來產生病毒蛋白。新制造的病毒蛋白隨後會繼續產生新病毒。此外，病毒 RNA 可以形成複製複合物，在那裡它可以複製自身。這種新複製的 RNA 然後被包裝到新產生的病毒中，導致細胞裂解或破裂。因此，這些釋放的病毒可以繼續感染其他細胞。

RNA 是一種核酸，其單鏈螺旋結構由含氮鹼基、核糖糖和磷酸基團的核苷酸構成；鹼基為腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶，其中嘧啶鹼基的 1' 氮和嘌呤鹼基的 9' 氮透過糖苷鍵與戊糖的 1' 碳鍵合；腺嘌呤和尿嘧啶以及胞嘧啶和鳥嘌呤的鹼基對透過氫鍵結合；核糖是碳從 1' 到 5' 編排的戊糖，在 2' 碳上有一個羥基；核糖糖的 3' 和 5' 碳透過磷酸二酯鍵與磷酸基團結合；更重要的是，該結構為 A 形幾何形狀，該結構構成寬而薄的主溝和扁平而寬的次溝，該結構可以自身摺疊形成二級結構，例如 tRNA 和 rRNA，以及由氫鍵、環域和金屬離子（如 Mg 2+）穩定形成的二級結構，形成特定的三級形式。

雙鏈 RNA

雙鏈 RNA（dsRNA）是具有互補鏈的 RNA，類似於 DNA。許多病毒是由 dsRNA 製成的，這些病毒會感染各種宿主，包括動物、人類、真菌、植物和細菌。RNA 病毒是一種只包含 RNA 作為其遺傳物質的病毒，或者其遺傳物質在複製過程中透過 RNA 中間體傳遞。RNA 病毒的一個例子是乙型肝炎，因為即使它具有雙鏈 DNA 基因組，但基因組在複製過程中也會轉錄成 RNA。關於 RNA 病毒的一個有趣的事實是，它們的突變率很高，因為它們缺乏負責查詢和編輯錯誤的 DNA 聚合酶。dsRNA 也可以透過體外和克隆過程使用 PCR 擴增結果進行人工合成。dsRNA 負責 RNAi 途徑。

雙鏈 RNA（dsRNA）很重要，因為它有助於調節真核細胞中的基因表達。它觸發稱為 RNAi-干擾 RNA 的不同基因沉默。干擾 RNA 是一種 dsRNA，它被切成更小的片段，並與 mRNA 結合以阻止基因表達。它還有助於減少基因編碼蛋白質的產生，以獲得適度的生長並減少自我防禦。

結構

RNA 通常在人類中以單鏈線性聚合物的形式存在。透過 3'5' 磷酸二酯橋連線的單體單元（核苷酸）。（核苷是透過 1'C 與鹼基連線的核糖糖，而核苷酸是核苷加上與糖的 5'C 連線的磷酸基團）RNA 的二級結構透過氫鍵、鹼基的鏈內配對（AU、GC）穩定，通常形成髮夾環等結構。這些環的穩定性取決於環中未配對鹼基的數量，超過 10 或少於 5 的鹼基在能量上不利。RNA 的結構通常不是很穩定，因為無法在髮夾環莖中匹配沃森-克里克鹼基對。由於它是單鏈的，RNA 也會摺疊成更復雜的結構，有時三個核苷酸相互作用以穩定結構。當結構更復雜時，Mg ²⁺ 會穩定結構。在這些情況下，通常會有氫鍵供體或受體，它們沒有參與沃森-克里克鹼基對，可以相互作用並在“不規則”配對中形成氫鍵。由於額外的羥基連線到異頭碳（2' 碳），RNA 並不像 DNA 那樣穩定，並且不會像 DNA 那樣容易形成雙螺旋，儘管在一些病毒中已經發現了這些情況。RNA 上的 2' 羥基還會導致它自水解。羥基會攻擊磷，這會裂解 5' 端的磷酸二酯鍵。這種不穩定性也有助於 DNA 成為人類首選的遺傳儲存分子。

Northern 印跡技術通常用於揭示樣品的 DNA 序列。

型別

RNA 有許多不同的型別，它們在細胞中執行不同的功能。

mRNA

信使 RNA

轉錄 DNA 並且是蛋白質合成的模板。DNA + RNA 聚合酶生成 mRNA。
tRNA

轉運 RNA

將活化的氨基酸從細胞的其他部分帶到翻譯位點或核糖體。tRNA 讀取 mRNA 中的資訊並將這些資訊翻譯成氨基酸。換句話說，它將資訊從 RNA 翻譯成蛋白質。
rRNA

核糖體 RNA

參與將信使 RNA 翻譯成蛋白質的 RNA，核糖體的組成部分。rRNA 是最常見的，並處理核糖體的活性。rRNA 處理肽鍵的形成，並由核糖體中的這種 RNA 攜帶。
siRNA: 小干擾 RNA; 與信使 RNA 結合並幫助它們降解。
miRNA

微小 RNA

小的非編碼 RNA，抑制其互補 mRNA 的翻譯。
snRNA: 小核 RNA; 負責透過從 hnRNA 中去除內含子（剪接）對蛋白質進行分類，以及維持端粒。
RNAi: 干擾 RNA; 透過切斷 mRNA 來抑制基因表達。; RNA 干擾的結構見解。

這些不同型別 RNA 的結構將根據它們的預期作用而有所不同。三級結構因功能而異。即使是最簡單的情況下，一些將是相對長的核酸鏈，例如長達 1.2 千鹼基的信使 RNA，而另一些則是 21 個核苷酸的相對短的序列，例如 miRNA。

參考文獻