ໂຄງສ້າງ RNA ໃນລະບົບພັນທຸກໍາ
ກົດຣີໂບນິວຄລີອິກ (RNA) ເປັນໂມເລກຸນທີ່ສຳຄັນໃນລະບົບພັນທຸກໍາຂອງສິ່ງມີຊີວິດທັງໝົດ. ໃນຂະນະທີ່ DNA ມັກຖືກເອີ້ນວ່າ "ການເກັບຮັກສາ" ຂໍ້ມູນທາງພັນທຸກໍາ, RNA ມີບົດບາດທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍກວ່າ: ມັນຄັດລອກ, ຂົນສົ່ງ, ແປ, ແລະແມ້ກະທັ້ງຈັດລະບຽບຂໍ້ມູນນັ້ນເພື່ອໃຫ້ມັນສາມາດແປເປັນໜ້າທີ່ທາງຊີວະພາບ. ຄວາມເປັນເອກະລັກຂອງ RNA ບໍ່ພຽງແຕ່ຢູ່ໃນບົດບາດຂອງມັນເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງຢູ່ໃນໂຄງສ້າງທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນແລະຫຼາກຫຼາຍຂອງມັນ. ໂຄງສ້າງຂອງ RNA ຊ່ວຍໃຫ້ໂມເລກຸນນີ້ປະຕິບັດໜ້າວຽກຫຼາຍຢ່າງພ້ອມໆກັນ, ຕັ້ງແຕ່ການເປັນສື່ກາງໃນ ການສະແດງອອກຂອງ gene ຈົນເຖິງການກະຕຸ້ນປະຕິກິລິຍາທາງຊີວະເຄມີ. ບົດຄວາມນີ້ສົນທະນາກ່ຽວກັບໂຄງສ້າງຂອງ RNA ແລະຄວາມສຳພັນຂອງມັນກັບໜ້າທີ່ຂອງມັນໃນລະບົບພັນທຸກໍາ.
1. ເຂົ້າໃຈ RNA ແລະອົງປະກອບຂອງມັນ
RNA ແມ່ນໂພລີເມີທີ່ປະກອບດ້ວຍໜ່ວຍທີ່ຊ້ຳກັນທີ່ເອີ້ນວ່ານິວຄລີໂອໄທ. ນິວຄລີໂອໄທ RNA ແຕ່ລະອັນປະກອບດ້ວຍສາມສ່ວນປະກອບຫຼັກຄື: ນ້ຳຕານຣີໂບສ, ກຸ່ມຟອສເຟດ, ແລະ ເບສໄນໂຕຣເຈນ. ເບສໄນໂຕຣເຈນໃນ RNA ປະກອບມີ ອາເດນີນ (A), ກວານີນ (G), ໄຊໂຕຊີນ (C), ແລະ ຢູຣາຊິວ (U). ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ສຳຄັນຈາກ DNA ແມ່ນການໃຊ້ຢູຣາຊິວແທນໄທມີນ ແລະ ປະເພດຂອງນ້ຳຕານທີ່ໃຊ້ (ຣີໂບສໃນ RNA, ດີອົກຊີໄຣໂບສໃນ DNA).
ການມີກຸ່ມໄຮດຣອກຊິວ (-OH) ຢູ່ໃນອະຕອມຄາບອນ 2' ຂອງໄຣໂບສເຮັດໃຫ້ RNA ມີປະຕິກິລິຍາຫຼາຍກວ່າ ແລະ ໝັ້ນຄົງໜ້ອຍກວ່າ DNA. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, "ຄວາມບໍ່ໝັ້ນຄົງ" ນີ້ຕົວຈິງແລ້ວມີປະໂຫຍດໃນສະພາບການທາງຊີວະວິທະຍາ ເພາະວ່າ RNA ມັກຖືກອອກແບບເປັນໂມເລກຸນຊົ່ວຄາວທີ່ຖືກສ້າງຂຶ້ນຢ່າງວ່ອງໄວ ແລະ ທຳລາຍໄດ້ໄວຕາມຄວາມຕ້ອງການຂອງເຊວ.
2. ໂຄງສ້າງຫຼັກ: ລຳດັບນິວຄລີໂອໄທດ໌ເປັນລະຫັດຂໍ້ມູນ
ໂຄງສ້າງຫຼັກຂອງ RNA ໝາຍເຖິງລຳດັບຂອງນິວຄລີໂອໄທດ໌ຕາມລະບົບຕ່ອງໂສ້ RNA. ລຳດັບນີ້ເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນ - ທັງເປັນແມ່ແບບສຳລັບການສັງເຄາະໂປຣຕີນ ແລະ ເປັນສັນຍານຄວບຄຸມ. ໃນ messenger RNA (mRNA), ລຳດັບນິວຄລີໂອໄທດ໌ຖືກຈັດລຽງຢູ່ໃນໂຄດອນສາມເບສທີ່ຖືກແປເປັນລຳດັບກົດອະມິໂນຂອງໂປຣຕີນ. ໃນ RNA ປະເພດອື່ນໆ, ເຊັ່ນ rRNA ຫຼື tRNA, ໂຄງສ້າງຫຼັກຍັງກຳນົດຕຳແໜ່ງຂອງພາກພື້ນທີ່ສຳຄັນທີ່ປະກອບເປັນຮອຍພັບລັກສະນະ ແລະ ສະຖານທີ່ເຮັດວຽກ.
ໂຄງສ້າງຫຼັກບໍ່ໄດ້ເຮັດວຽກແຍກຕ່າງຫາກ. ໃນ RNA, ຂໍ້ມູນ "ການເຂົ້າລະຫັດ" ແລະ "ໂຄງສ້າງ" ຊ້ອນກັນ: ລຳດັບພື້ນຖານບໍ່ພຽງແຕ່ກຳນົດຂໍ້ຄວາມທາງພັນທຸກໍາເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງກຳນົດຄວາມສາມາດຂອງ RNA ໃນການສ້າງຄູ່ພື້ນຖານພາຍໃນທີ່ຜະລິດໂຄງສ້າງລະດັບສູງ.
3. ໂຄງສ້າງທີສອງ: ການຈັບຄູ່ຖານ ແລະ ການພັບທີ່ເປັນແບບຢ່າງຂອງ RNA
ໂຄງສ້າງ RNA ຊັ້ນສອງແມ່ນຮູບແບບຂອງຄູ່ເບສພາຍໃນໂມເລກຸນທີ່ປະກອບເປັນອົງປະກອບຕ່າງໆເຊັ່ນ: ຮວງ, ໝຸດ, ວົງ, ໂພງ, ແລະ ຈຸດຕໍ່. ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງການຈັບຄູ່ເບສໃນ RNA ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນປະຕິບັດຕາມກົດລະບຽບທີ່ສົມບູນແບບ: A ຄູ່ກັບ U, ແລະ G ຄູ່ກັບ C. ນອກຈາກນັ້ນ, RNA ຍັງມັກສ້າງຄູ່ເບສທີ່ບໍ່ເປັນມາດຕະຖານເຊັ່ນ: ການສັ່ນສະເທືອນ G–U, ເຊິ່ງຂ້ອນຂ້າງໝັ້ນຄົງ ແລະ ສຳຄັນຕໍ່ໜ້າທີ່ຂອງ RNA ຫຼາຍຊະນິດ.
ການພັບຂັ້ນສອງເກີດຂຶ້ນຍ້ອນວ່າສາຍ RNA ດຽວສາມາດພັບຊ້ຳ ແລະ ສ້າງພັນທະໄຮໂດຣເຈນລະຫວ່າງຖານທີ່ສົມບູນກັນຢູ່ຈຸດຕ່າງໆ. ໂຄງສ້າງຂັ້ນສອງນີ້ມີຄວາມສຳຄັນເພາະວ່າ:
1. ເຮັດໃຫ້ໂມເລກຸນ RNA ມີຄວາມໝັ້ນຄົງໃນສະພາບແວດລ້ອມຂອງຈຸລັງທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ.
2. ການສ້າງສະຖານທີ່ຮັບຮູ້ສຳລັບໂປຣຕີນ ຫຼື RNA ອື່ນໆ.
3. ການຄວບຄຸມຂະບວນການທາງຊີວະວິທະຍາ, ຕົວຢ່າງເຊັ່ນການກໍານົດວ່າ mRNA ຖືກແປຫຼືຍັບຍັ້ງໄດ້ງ່າຍຫຼືບໍ່.
ຕົວຢ່າງທີ່ຊັດເຈນແມ່ນ tRNA, ເຊິ່ງມີໂຄງສ້າງທີສອງຄ້າຍຄືກັບ "cloverleaf." ໂຄງສ້າງນີ້ປະກອບດ້ວຍຫຼາຍແຂນ, ລວມທັງແຂນ anticodon ແລະແຂນຮັບກົດອະມິໂນ, ເຊິ່ງແຕ່ລະແຂນມີໜ້າທີ່ສະເພາະ.
4. ໂຄງສ້າງຊັ້ນສາມ: ຮູບຮ່າງສາມມິຕິທີ່ກຳນົດໜ້າທີ່
ໂຄງສ້າງຊັ້ນສາມຂອງ RNA ແມ່ນຮູບແບບສາມມິຕິທີ່ເປັນຜົນມາຈາກການພົວພັນກັນຕື່ມອີກລະຫວ່າງສ່ວນຕ່າງໆຂອງໂຄງສ້າງຊັ້ນສອງ. ໃນຂັ້ນຕອນນີ້, RNA ປະກອບເປັນຮອຍພັບທີ່ສັບສົນຜ່ານແຮງຕ່າງໆ, ເຊັ່ນ: ພັນທະໄຮໂດຣເຈນເພີ່ມເຕີມ, ການພົວພັນການວາງຊ້ອນຂອງເບສ, ແລະການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງໄອອອນ (ເຊັ່ນ: Mg²⁺) ທີ່ເຮັດໃຫ້ປະຈຸລົບໃນກະດູກສັນຫຼັງຟອສເຟດເປັນກາງ.
ໂຄງສ້າງຊັ້ນສາມມີຄວາມສຳຄັນເພາະວ່າໜ້າທີ່ RNA ຫຼາຍຢ່າງແມ່ນຂຶ້ນກັບຮູບຮ່າງສາມມິຕິຂອງມັນ. ຕົວຢ່າງ:
- ໃນທີ່ສຸດ tRNA ມີຮູບຊົງຕົວ L ໃນພື້ນທີ່ສາມມິຕິ. ຮູບຊົງນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ປາຍຜູກມັດອາຊິດອະມິໂນສາມາດວາງຕຳແໜ່ງໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງທຽບກັບ anticodon ທີ່ອ່ານໂຄດອນ mRNA.
- rRNA ປະກອບເປັນແກນໂຄງສ້າງຂອງ ribosome, ແລະ ພັບທີສາມຂອງມັນສ້າງການແປທີ່ຊັດເຈນວ່າເປັນ "ໂຮງງານ".
- Ribozymes, ເຊິ່ງເປັນ RNAs catalytic, ອີງໃສ່ຮູບແບບທີສາມຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເພື່ອສ້າງສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວເຊັ່ນ: ເອນໄຊມໂປຣຕີນ.
ດັ່ງນັ້ນ, RNA ຈຶ່ງບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນ "ຜູ້ສົ່ງຂ່າວ" ທຳມະດາເທົ່ານັ້ນ. ມັນສາມາດເປັນໂຄງສ້າງທາງຊີວະວິທະຍາທີ່ຊັບຊ້ອນ ແລະ ມີການເຄື່ອນໄຫວ.
5. ປະເພດຂອງ RNA ແລະ ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງໂຄງສ້າງ-ໜ້າ ທີ່
ໃນລະບົບພັນທຸກໍາ, ມີ RNA ຫຼັກໆຫຼາຍຊະນິດທີ່ຮູ້ຈັກກັນດີທີ່ສຸດຄື:
ກ. mRNA (messenger RNA)
mRNA ນຳເອົາຂໍ້ມູນທາງພັນທຸກໍາຈາກ DNA ໃນນິວເຄລຍສ໌ (ໃນຢູແຄຣິໂອດ) ໄປຫາໄຣໂບໂຊມໃນໄຊໂຕພລາຊຶມເພື່ອການແປເປັນໂປຣຕີນ. ໂຄງສ້າງຂອງ mRNA ໃນຢູແຄຣິໂອດໂດຍທົ່ວໄປປະກອບມີໝວກ 5 ຟຸດ, ພາກພື້ນທີ່ບໍ່ໄດ້ແປ (UTR), ກອບການອ່ານ (ORF), ແລະຫາງໂພລີ-A ຢູ່ປາຍ 3 ຟຸດ. ອົງປະກອບເຫຼົ່ານີ້ມີອິດທິພົນຕໍ່ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງ mRNA, ປະສິດທິພາບການແປ, ແລະຕຳແໜ່ງຂອງ mRNA. ໃນຈຸລັງ.
ຂ. tRNA (ການໂອນ RNA)
tRNA ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນຕົວປັບທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ໂຄດອນ mRNA ກັບກົດອະມິໂນທີ່ເໝາະສົມ. ໂຄງສ້າງຂັ້ນສອງຂອງໃບໂຄເວີລີຟ ແລະ ໂຄງສ້າງຊັ້ນສາມຮູບຕົວ L ຮັບປະກັນວ່າ tRNA ສາມາດ: (1) ຖືກຮັບຮູ້ໂດຍ enzyme aminoacyl-tRNA synthetase, (2) ເຂົ້າໄປໃນ ribosome, ແລະ (3) ຈັບຄູ່ anticodon ກັບ codon ຢ່າງຖືກຕ້ອງ.
ຄ. rRNA (ribosomal RNA)
rRNA ເປັນອົງປະກອບຫຼັກຂອງ ribosome ແລະມີບົດບາດສຳຄັນໃນຂະບວນການແປ. ສິ່ງທີ່ໜ້າສົນໃຈແມ່ນ ribosome ແມ່ນ "ribozymes" ຂະໜາດໃຫຍ່: ສ່ວນທີ່ເປັນຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາຂອງການສ້າງພັນທະ peptide ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະຕິບັດໂດຍ rRNA, ບໍ່ແມ່ນໂປຣຕີນ. ໜ້າທີ່ທີ່ປະສົບຜົນສຳເລັດຂອງ ribosome ແມ່ນຂຶ້ນກັບໂຄງສ້າງທີ່ພັບໄດ້ຂອງ rRNA.
ງ. RNA ຄວບຄຸມ
ນອກເໜືອໄປຈາກສາມປະເພດຫຼັກ, RNA ຂະໜາດນ້ອຍຫຼາຍຊະນິດເຮັດໜ້າທີ່ຄວບຄຸມ ການສະແດງອອກຂອງ geneຕົວຢ່າງເຊັ່ນ miRNA (microRNA), siRNA (RNA ແຊກແຊງຂະໜາດນ້ອຍ), ແລະ lncRNA (RNA ທີ່ບໍ່ມີລະຫັດຍາວ). ໂຄງສ້າງ RNA ທີ່ຄວບຄຸມມັກຈະມີຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ ຫຼື ພາກພື້ນຈັບຄູ່ເບສທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ພວກມັນຜູກມັດກັບ mRNA ເປົ້າໝາຍ ແລະ ຍັບຍັ້ງການແປ ຫຼື ກະຕຸ້ນການເສື່ອມສະພາບຂອງ mRNA.
6. RNA ໃນການຊ້ຳຊ້ອນ, ການຖອດລະຫັດ ແລະ ການປະມວນຜົນທາງພັນທຸກໍາ
RNA ມີສ່ວນຮ່ວມໂດຍກົງໃນຂັ້ນຕອນຕ່າງໆຂອງການໄຫຼຂອງຂໍ້ມູນທາງພັນທຸກໍາ. ໃນລະຫວ່າງການຖອດລະຫັດ, RNA polymerase ສັງເຄາະ RNA ໂດຍອີງໃສ່ແມ່ແບບ DNA. ໃນ eukaryotes, RNA ທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃໝ່ (pre-mRNA) ໄດ້ຮັບການປະມວນຜົນ: ການເພີ່ມຝາ, ການຕໍ່ເຊື່ອມ intron, ແລະ polyadenylation. ໂຄງສ້າງ RNA ສາມາດມີອິດທິພົນຕໍ່ການຕໍ່ເຊື່ອມ, ຍ້ອນວ່າຮອຍພັບບາງຢ່າງສາມາດປິດບັງ ຫຼື ເນັ້ນໃສ່ສະຖານທີ່ຕໍ່ເຊື່ອມ.
RNA ຍັງມີສ່ວນຮ່ວມ ໃນການສຳເນົາຂອງ ໄວຣັດບາງຊະນິດ. ໃນ ໄວຣັດ RNA , ວັດສະດຸທາງພັນທຸກໍາແມ່ນ RNA, ສະນັ້ນໂຄງສ້າງ RNA ຂອງໄວຣັດມັກຈະຖືກອອກແບບໃຫ້ມີປະສິດທິພາບສູງ: ມັນສາມາດເຮັດໜ້າທີ່ເປັນທັງຈີໂນມ ແລະ mRNA. ໄວຣັດບາງຊະນິດຍັງໃຊ້ໂຄງສ້າງ RNA ສະເພາະເພື່ອຫຼີກລ່ຽງລະບົບປ້ອງກັນຂອງຈຸລັງ ຫຼື ເພີ່ມປະສິດທິພາບການສຳເນົາ.
7. ທັດສະນະວິວັດທະນາການ: ສົມມຸດຕິຖານໂລກ RNA
ໜຶ່ງໃນແນວຄວາມຄິດຫຼັກໃນຊີວະວິທະຍາວິວັດທະນາການແມ່ນສົມມຸດຕິຖານ "ໂລກ RNA". ສົມມຸດຕິຖານນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າໃນໄລຍະຕົ້ນໆຂອງຊີວິດ, RNA ອາດຈະມີບົດບາດສອງຢ່າງຄືທັງເປັນບ່ອນເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນທາງພັນທຸກໍາ ແລະ ເປັນຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ, ກ່ອນທີ່ຈະແຍກອອກເປັນ DNA (ໝັ້ນຄົງກວ່າສຳລັບການເກັບຮັກສາ) ແລະ ໂປຣຕີນ (ຫຼາກຫຼາຍກວ່າສຳລັບການກະຕຸ້ນ). ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງໂຄງສ້າງ RNA ສະໜັບສະໜູນແນວຄວາມຄິດນີ້, ຍ້ອນວ່າ RNA ສາມາດເຂົ້າລະຫັດຂໍ້ມູນໃນຂະນະທີ່ພັບເຂົ້າໄປໃນບໍລິເວນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ.
ສະຫຼຸບ
ໂຄງສ້າງຂອງ RNA ແມ່ນຈຸດໃຈກາງຂອງບົດບາດຂອງມັນໃນພັນທຸກໍາ. ຕັ້ງແຕ່ໂຄງສ້າງຫຼັກຂອງມັນ, ເຊິ່ງເກັບຮັກສາລໍາດັບນິວຄລີໂອໄທດ໌, ຈົນເຖິງໂຄງສ້າງທີສອງຂອງມັນ, ເຊິ່ງປະກອບເປັນຮອຍພັບຄ້າຍຄືເຂັມ, ຈົນເຖິງໂຄງສ້າງທີສາມຂອງມັນ, ເຊິ່ງສ້າງໜ້າທີ່ສາມມິຕິທີ່ສັບສົນ, RNA ສະແດງຄວາມສາມາດທີ່ເປັນເອກະລັກເປັນໂມເລກຸນທີ່ມີຫຼາຍໜ້າທີ່. ຮູບແບບທີ່ຫຼາກຫຼາຍຂອງ RNA ຊ່ວຍໃຫ້ມັນເຮັດໜ້າທີ່ເປັນຕົວນໍາຂໍ້ມູນ, ຕົວແປງການແປ, ຕົວສ້າງ ribosome, ຕົວຄວບຄຸມການສະແດງອອກຂອງ gene, ແລະແມ່ນແຕ່ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທາງຊີວະພາບ. ການເຂົ້າໃຈໂຄງສ້າງຂອງ RNA ໝາຍເຖິງການເຂົ້າໃຈພື້ນຖານອັນໜຶ່ງຂອງຊີວິດ, ປູທາງໃຫ້ແກ່ການນໍາໃຊ້ດ້ານຊີວະເຕັກໂນໂລຊີ ແລະ ການແພດເຊັ່ນ: ການປິ່ນປົວທີ່ອີງໃສ່ RNA, ວັກຊີນ mRNA, ແລະ ການຄວບຄຸມການສະແດງອອກຂອງ gene ທີ່ຊັດເຈນ.
