Ribonucleïnezuur is qua structuur vergelijkbaar met desoxyribonucleïnezuur (DNA). Het speelt echter slechts een ondergeschikte rol als drager van genetische informatie. Als tussenopslag van informatie dient het onder meer als vertaler en overbrenger van de genetische code van DNA naar eiwit.
Wat is ribonucleïnezuur?
Afgekort in het Engels en Duits, ribonucleïnezuur heet RNA. Het is qua structuur vergelijkbaar met DNA (desoxyribonucleïnezuur In tegenstelling tot DNA bestaat het echter uit slechts één streng. Zijn taak is onder meer de overdracht en vertaling van de genetische code tijdens de biosynthese van eiwitten. RNA komt echter in verschillende vormen voor en vervult ook verschillende taken. Korter RNA moleculen hebben helemaal geen genetische code, maar zijn verantwoordelijk voor het transporteren van bepaalde aminozuren. Ribonucleïnezuur is niet zo stabiel als DNA omdat het geen langdurige opslagfunctie heeft voor de genetische code. In het geval van mRNA dient het bijvoorbeeld slechts als tijdelijke opslag totdat de overdracht en vertaling voltooid is.
Anatomie en structuur
Ribonucleïnezuur is een keten die uit veel nucleotiden bestaat. Het nucleotide bestaat uit een verbinding tussen fosfaat residu, suiker en stikstof baseren. De stikstof bases adenine, guanine, cytosine en uracil zijn elk bevestigd aan een suiker residu (het ribose). De suiker, op zijn beurt veresterd met een fosfaat residu op twee plaatsen en vormt een brug met de laatste. De stikstof basis bevindt zich op de tegenovergestelde positie van de suiker. Suiker en fosfaat residuen wisselen elkaar af en vormen een ketting. De stikstof bases zijn dus niet direct met elkaar verbonden, maar bevinden zich aan de zijkant van de suiker. Drie stikstof bases op een rij worden een triplet genoemd en bevatten de genetische code voor een specifiek aminozuur. Meerdere tripletten achter elkaar coderen voor een polypeptide- of eiwitketen. In tegenstelling tot DNA bevat de suiker een hydroxylgroep op de 2 ′ positie in plaats van een waterstof atoom. Bovendien wordt de stikstofbase thymine uitgewisseld voor uracil in RNA. Vanwege deze kleine chemische verschillen komt RNA, in tegenstelling tot DNA, over het algemeen alleen voor in een enkele streng. De hydroxylgroep in ribose zorgt er ook voor dat ribonucleïnezuur niet zo stabiel is als DNA. De montage en demontage moet flexibel zijn, omdat de over te dragen informatie voortdurend verandert.
Functie en taken
Ribonucleïnezuur voert verschillende taken uit. Als langdurige opslag van de genetische code is dit meestal uitgesloten. Alleen bij sommigen virussen dient RNA als drager van genetische informatie. In andere organismen wordt deze taak uitgevoerd door DNA. RNA fungeert onder meer als een overbrenger en vertaler van de genetische code bij de biosynthese van eiwitten. Het mRNA is hiervoor verantwoordelijk. Vertaald betekent mRNA boodschapper-RNA. Het kopieert de informatie gevonden op een gen en transporteert het naar het ribosoom, waar met behulp van deze informatie een eiwit wordt gesynthetiseerd. Daarbij vormen drie aangrenzende nucleotiden een zogenaamd codon, dat een specifiek aminozuur vertegenwoordigt. Op deze manier wordt een polypeptideketen van aminozuren wordt stap voor stap opgebouwd. Het individu aminozuren worden via tRNA (transfer RNA) naar het ribosoom getransporteerd. In dit proces functioneert het tRNA dus als een hulpmolecuul bij de biosynthese van eiwitten. Als een ander RNA-molecuul is rRNA (ribosomaal RNA) betrokken bij de assemblage van ribosomen Andere voorbeelden zijn onder meer asRNA (antisense RNA) voor regulering gen expressie, hnRNA (heterogeen nucleair RNA) als een voorloper van volwassen mRNA, ribowitches voor genregulatie, ribozymen voor het katalyseren van biochemische reacties, en nog veel meer. Het RNA moleculen is mogelijk niet stabiel omdat op verschillende tijdstippen verschillende transcripties nodig zijn. De gesplitste nucleotiden of oligomeren worden constant gebruikt om RNA opnieuw te synthetiseren. Volgens de RNA-wereldhypothese van Walter Gilbert, RNA moleculen vormden de voorlopers van alle organismen. Zelfs vandaag de dag zijn ze bij sommigen de enige dragers van de genetische code virussen.
Ziekten
In de context van ziekte, ribonucleic zuren spelen een rol in dat velen virussen hebben alleen RNA als hun genetisch materiaal. Zo zijn er naast DNA-virussen ook virussen met enkel- of dubbelstrengs RNA. Buiten een levend organisme is een virus volledig inactief. Het heeft geen eigen metabolisme, maar wanneer een virus in contact komt met lichaamscellen, wordt de genetische informatie van zijn DNA of RNA geactiveerd. Het virus begint zichzelf te vermenigvuldigen met behulp van de organellen van de gastheercel. Daarbij wordt de gastheercel door het virus opnieuw geprogrammeerd om individuele viruscomponenten te produceren. Het genetisch materiaal van het virus komt de celkern binnen. Daar vindt de opname ervan in het DNA van de gastheercel plaats en worden voortdurend nieuwe virussen geproduceerd. De virussen worden uit de cel geloosd. Het proces herhaalt zich totdat de cel sterft. Bij RNA-virussen wordt het enzym reverse transcriptase gebruikt om de genetische informatie van het RNA in het DNA te transcriberen. Retrovirussen zijn een speciale vorm van RNA-virussen. Het HI-virus is bijvoorbeeld een van de retrovirussen. Ook bij retrovirussen zorgt het enzym reverse transcriptase voor de overdracht van de genetische informatie van het enkelstrengs RNA naar het DNA van de gastheercel. Daar worden nieuwe virussen gegenereerd die de cel verlaten zonder te worden vernietigd. Er worden altijd nieuwe virussen gevormd die constant andere cellen infecteren. Retrovirussen zijn erg mutatief en daarom moeilijk te bestrijden. Een combinatie van verschillende componenten zoals reverse transcriptase-remmers en proteaseremmers wordt gebruikt als therapie.
