Ribonucleïnezuur synthese is een voorwaarde voor eiwitsynthese. In dit proces, ribonucleic zuren overdracht van genetische informatie van DNA naar eiwitten. In bepaalde virussen, ribonucleïnezuur zuren vertegenwoordigen zelfs het hele genoom.
Wat is ribonucleïnezuursynthese?
Ribonucleïnezuur synthese is een voorwaarde voor eiwitsynthese. In dit proces, ribonucleic zuren overdracht van genetische informatie van DNA naar eiwitten. Ribonucleïnezuur synthese vindt altijd plaats op het DNA. Daar worden complementaire ribonucleotiden geassembleerd tot een RNA-streng door een enzymatisch gecontroleerd proces. Ribonucleïnezuur (RNA) heeft een vergelijkbare structuur als desoxyribonucleïnezuur (DNA). Het bestaat uit nucleïnezuur bases, een suiker residu en fosfaten. Bij elkaar vormen de drie bouwstenen een nucleotide. De suiker bestaat uit een ribose Dit is een pentose met vijf carbon atomen. Het verschil met DNA is dat de suiker in de 2-positie in de pentosering bevat een hydroxylgroep in plaats van een waterstof atoom. De ribose is veresterd met fosforzuur op twee posities. Dus een ketting met afwisselend ribose en fosfaat eenheden wordt gevormd. Een nucleïnezuurbase is glycosidisch gebonden aan de zijkant van de ribose. Vier verschillende nucleïnezuren bases zijn beschikbaar voor de constructie van RNA. Dit zijn de pyrimidine bases cytosine en uracil en de purinebasen adenine en guanine. In DNA, de stikstof base thymine wordt gevonden in plaats van uracil. Drie nucleotiden op een rij vormen elk een triplet, dat codeert voor een aminozuur. De code wordt bepaald door de volgorde van de nucleïnezuurbasen (stikstof bases). In tegenstelling tot DNA is RNA enkelstrengs. Dit wordt veroorzaakt door de hydroxylgroep op de 2-positie van de ribose.
Functie en taak
Verschillende soorten RNA worden gesynthetiseerd tijdens ribonucleïnezuursynthese. In tegenstelling tot DNA wordt RNA niet gebruikt voor langdurige opslag van genetische informatie, maar voor de overdracht ervan. Hiervoor is onder meer boodschapper-RNA (mRNA) verantwoordelijk. Het kopieert de genetische informatie van het DNA en stuurt het door naar het ribosoom, waar de eiwitsynthese plaatsvindt. De informatie wordt slechts tijdelijk opgeslagen in het RNA. Nadat de eiwitsynthese is voltooid, wordt het weer afgebroken. Het tRNA en het rRNA bevatten geen genetische informatie, maar helpen bij de opbouw eiwitten bij het ribosoom. Andere ribonucleïnezuren zorgen voor gen uitdrukking. Ze zijn dus verantwoordelijk voor het bepalen welke genetische informatie überhaupt gelezen moet worden. Ze dragen dus ook bij aan de differentiatie van cellen. Ten slotte is er RNA, dat zelfs katalytische functies aanneemt. Sommige virussen bevatten alleen RNA in plaats van DNA. Dit betekent dat hun genetische code is opgeslagen in RNA. RNA kan echter alleen worden gesynthetiseerd met behulp van DNA. Virussen zijn daarom alleen in staat om in een gastheercel te leven en zich voort te planten. Tijdens ribonucleïnezuursynthese katalyseert het enzym RNA-polymerase de vorming van RNA op het DNA, wat resulteert in de exacte overdracht van de genetische code. Transcriptie wordt geïnitieerd door binding van RNA-polymerase aan een promotor. Dit is een specifieke nucleotidesequentie op het DNA. In een korte DNA-sectie wordt de dubbele helix nu doorbroken door de waterstof band. Daarbij hechten complementaire ribonucleotiden zich aan de overeenkomstige basen op de codogene streng van het DNA. Met de vorming van een ester bond, ribose en fosfaat groepen komen samen en vormen de streng van RNA. Het DNA wordt pas bij een korte sectie geopend. Het reeds gesynthetiseerde deel van de RNA-streng steekt uit deze opening. Ribonucleïnezuursynthese eindigt in een gebied van het DNA dat een terminator wordt genoemd. Daar staat een stopcode. Na het bereiken van de stopcode, maakt de RNA-polymerase zich los van het DNA en komt het gevormde RNA vrij.
Ziekten en aandoeningen
Ribonucleïnezuursynthese is een fundamenteel proces, dus verstoring heeft verwoestende gevolgen voor het organisme. Om eiwitten te synthetiseren, mogen er geen grote afwijkingen in de synthese zijn. Sommige vreemde RNA-deeltjes kunnen echter de hele cel herprogrammeren, zodat de lichaamscel alleen vreemd RNA synthetiseert. Dit proces komt veel voor en speelt een grote rol bij virale infecties. Virussen kunnen zichzelf niet repliceren. Ze zijn altijd afhankelijk van een gastcel. Er zijn zowel DNA-virussen als pure RNA-virussen. Beide soorten dringen de cel binnen en nemen hun genetisch materiaal op in de genetische code van de gastheercel. Tijdens het proces begint de cel alleen het genetische materiaal van de virussen te repliceren. De cel blijft virussen produceren totdat hij sterft. De nieuw gevormde virussen vallen andere cellen binnen en zetten hun vernietigingswerk voort. De RNA-virussen nemen hun genetisch materiaal op in DNA met behulp van het enzym reverse transcriptase. Na opname domineert de synthese van viraal RNA, en deze virussen komen opnieuw de volgende cel binnen. RNA-virussen omvatten ook retrovirussen. Een bekend retrovirus is het HI-virus. Retrovirussen zijn echter een speciaal geval. Hoewel ze hun genetisch materiaal ook via reverse transcriptase in het DNA opnemen, verlaten de nieuwe virussen die daarbij ontstaan de cel zonder deze te vernietigen. Hierdoor kunnen geïnfecteerde cellen een constante bron van virussen worden. Bij de aanmaak van nieuwe virussen treden echter ook constant mutaties op, die het virus constant veranderen. Dus de immuunsysteem formulieren antilichamen tegen de bestaande virussen, maar voordat deze worden vernietigd, is de genetische code zodanig veranderd dat eenmaal gevormde antilichamen niet meer effectief zijn. Het lichaam moet constant nieuw produceren antilichamen. Dus de immuunsysteem wordt zo belast dat het zijn vermogen om zich ertegen te verdedigen, verliest bacteriën, schimmels en virussen op de lange termijn.
