结构生物化学/核酸/RNA

RNA 也称为核糖核酸，是大多数生物体和病毒的一部分。它包含腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和尿嘧啶（而不是胸腺嘧啶）的碱基，它们都与核糖结合。RNA 可用于制造 DNA 以及合成蛋白质。它是唯一一种可以作为蛋白质形成的催化剂以及储存遗传信息的聚合物。RNA 骨架由交替的核糖-磷酸基团组成。RNA 通常在人类中以单链形式存在，但在许多其他生物体（包括病毒）中可以以双链形式出现。

一些病毒具有 RNA 作为其主要遗传物质，被称为 RNA 病毒。这些病毒通过首先与细胞表面的特定蛋白质或受体结合来感染细胞。在与细胞表面结合后，病毒将其遗传物质或 RNA 注射到细胞中。然后，病毒 RNA 与受感染细胞的核糖体结合。从本质上讲，病毒会接管其宿主的分子机制，利用宿主细胞的转录能力来产生病毒蛋白。新制造的病毒蛋白随后会继续产生新病毒。此外，病毒 RNA 可以形成复制复合物，在那里它可以复制自身。这种新复制的 RNA 然后被包装到新产生的病毒中，导致细胞裂解或破裂。因此，这些释放的病毒可以继续感染其他细胞。

RNA 是一种核酸，其单链螺旋结构由含氮碱基、核糖糖和磷酸基团的核苷酸构成；碱基为腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶，其中嘧啶碱基的 1' 氮和嘌呤碱基的 9' 氮通过糖苷键与戊糖的 1' 碳键合；腺嘌呤和尿嘧啶以及胞嘧啶和鸟嘌呤的碱基对通过氢键结合；核糖是碳从 1' 到 5' 编排的戊糖，在 2' 碳上有一个羟基；核糖糖的 3' 和 5' 碳通过磷酸二酯键与磷酸基团结合；更重要的是，该结构为 A 形几何形状，该结构构成宽而薄的主沟和扁平而宽的次沟，该结构可以自身折叠形成二级结构，例如 tRNA 和 rRNA，以及由氢键、环域和金属离子（如 Mg 2+）稳定形成的二级结构，形成特定的三级形式。

双链 RNA

双链 RNA（dsRNA）是具有互补链的 RNA，类似于 DNA。许多病毒是由 dsRNA 制成的，这些病毒会感染各种宿主，包括动物、人类、真菌、植物和细菌。RNA 病毒是一种只包含 RNA 作为其遗传物质的病毒，或者其遗传物质在复制过程中通过 RNA 中间体传递。RNA 病毒的一个例子是乙型肝炎，因为即使它具有双链 DNA 基因组，但基因组在复制过程中也会转录成 RNA。关于 RNA 病毒的一个有趣的事实是，它们的突变率很高，因为它们缺乏负责查找和编辑错误的 DNA 聚合酶。dsRNA 也可以通过体外和克隆过程使用 PCR 扩增结果进行人工合成。dsRNA 负责 RNAi 途径。

双链 RNA（dsRNA）很重要，因为它有助于调节真核细胞中的基因表达。它触发称为 RNAi-干扰 RNA 的不同基因沉默。干扰 RNA 是一种 dsRNA，它被切成更小的片段，并与 mRNA 结合以阻止基因表达。它还有助于减少基因编码蛋白质的产生，以获得适度的生长并减少自我防御。

结构

RNA 通常在人类中以单链线性聚合物的形式存在。通过 3'5' 磷酸二酯桥连接的单体单元（核苷酸）。（核苷是通过 1'C 与碱基连接的核糖糖，而核苷酸是核苷加上与糖的 5'C 连接的磷酸基团）RNA 的二级结构通过氢键、碱基的链内配对（AU、GC）稳定，通常形成发夹环等结构。这些环的稳定性取决于环中未配对碱基的数量，超过 10 或少于 5 的碱基在能量上不利。RNA 的结构通常不是很稳定，因为无法在发夹环茎中匹配沃森-克里克碱基对。由于它是单链的，RNA 也会折叠成更复杂的结构，有时三个核苷酸相互作用以稳定结构。当结构更复杂时，Mg ²⁺ 会稳定结构。在这些情况下，通常会有氢键供体或受体，它们没有参与沃森-克里克碱基对，可以相互作用并在“不规则”配对中形成氢键。由于额外的羟基连接到异头碳（2' 碳），RNA 并不像 DNA 那样稳定，并且不会像 DNA 那样容易形成双螺旋，尽管在一些病毒中已经发现了这些情况。RNA 上的 2' 羟基还会导致它自水解。羟基会攻击磷，这会裂解 5' 端的磷酸二酯键。这种不稳定性也有助于 DNA 成为人类首选的遗传储存分子。

Northern 印迹技术通常用于揭示样品的 DNA 序列。

类型

RNA 有许多不同的类型，它们在细胞中执行不同的功能。

mRNA

信使 RNA

转录 DNA 并且是蛋白质合成的模板。DNA + RNA 聚合酶生成 mRNA。
tRNA

转运 RNA

将活化的氨基酸从细胞的其他部分带到翻译位点或核糖体。tRNA 读取 mRNA 中的信息并将这些信息翻译成氨基酸。换句话说，它将信息从 RNA 翻译成蛋白质。
rRNA

核糖体 RNA

参与将信使 RNA 翻译成蛋白质的 RNA，核糖体的组成部分。rRNA 是最常见的，并处理核糖体的活性。rRNA 处理肽键的形成，并由核糖体中的这种 RNA 携带。
siRNA: 小干扰 RNA; 与信使 RNA 结合并帮助它们降解。
miRNA

微小 RNA

小的非编码 RNA，抑制其互补 mRNA 的翻译。
snRNA: 小核 RNA; 负责通过从 hnRNA 中去除内含子（剪接）对蛋白质进行分类，以及维持端粒。
RNAi: 干扰 RNA; 通过切断 mRNA 来抑制基因表达。; RNA 干扰的结构见解。

这些不同类型 RNA 的结构将根据它们的预期作用而有所不同。三级结构因功能而异。即使是最简单的情况下，一些将是相对长的核酸链，例如长达 1.2 千碱基的信使 RNA，而另一些则是 21 个核苷酸的相对短的序列，例如 miRNA。

参考文献