Молекулалық биологияның орталық догмасы ДНҚ-да біздің барлық белоктарымызды кодтайтын ақпарат бар және РНҚ-ның үш түрлі түрі бұл кодты полипептидтерге пассивті түрде аударады деп болжайды. Атап айтқанда, хабаршы РНҚ (мРНҚ) жасушаның ДНҚ-сынан белок синтезін бақылайтын «машиналар» болып табылатын оның рибосомаларына ақуыз схемасын тасымалдайды. Содан кейін РНҚ (тРНҚ) жаңа ақуызға қосылу үшін сәйкес аминқышқылдарын рибосомаға тасымалдайды. Бұл ретте рибосомалардың өзі негізінен рибосомалық РНҚ (рРНҚ) молекулаларынан тұрады.
Алайда ДНҚ құрылымы алғаш рет жасалғаннан бері жарты ғасырда ғалымдар РНҚ-ның ақуыз синтезіне қатысудан гөрі әлдеқайда үлкен рөл атқаратынын білді. Мысалы, РНҚ-ның көптеген түрлері каталитикалық болып табылды, яғни олар ферменттер сияқты биохимиялық реакцияларды жүргізеді. Сонымен қатар, көптеген басқа РНҚ түрлері күрделі реттеуші рөл атқаратыны анықталдыұяшықтар.
Осылайша, РНҚ молекулалары қалыпты жасушалық процестерде де, ауру күйінде де көптеген рөл атқарады. Әдетте мРНҚ формасын қабылдамайтын РНҚ молекулалары белоктарды кодтамайтындықтан кодталмаған деп аталады. Көптеген реттеуші процестерге кодталмаған мРНҚ-ның қатысуы. Олардың таралуы мен функцияларының әртүрлілігі «РНҚ әлемі» жасушадағы ДНҚ және РНҚ функцияларының эволюциясы, ақуыз биосинтезіне қатысуы алдында болуы мүмкін деген гипотезаны тудырды.
Эукариоттардағы кодталмаған РНҚ
Эукариоттарда кодталмаған РНҚ-ның бірнеше түрі бар. Ең бастысы, олар РНҚ (тРНҚ) және рибосомалық РНҚ (рРНҚ) тасымалдайды. Бұрын айтылғандай, мРНҚ-ның белоктарға айналуында тРНҚ да, рРНҚ да маңызды рөл атқарады. Мысалы, Фрэнсис Крик мРНҚ нуклеотидтік кодымен байланыса алатын, осылайша аминқышқылдарының өсіп келе жатқан полипептидтік тізбектерге тасымалдануын жеңілдететін адаптер РНҚ молекулаларының болуын ұсынды.
Хоугланд және т.б. (1958) шынымен де жасушалық РНҚ-ның белгілі бір бөлігі аминқышқылдарымен ковалентті байланысқанын растады. Кейінірек рРНҚ рибосомалардың құрылымдық құрамдас бөлігі болып шығуы тРНҚ сияқты рРНҚ да кодтамайтынын көрсетті.
РРНҚ мен тРНҚ-дан басқа эукариоттық жасушаларда басқа да бірқатар кодталмаған РНҚ бар. Бұл молекулалар жасушадағы РНҚ-ның көптеген маңызды энергия сақтау функцияларына көмектеседі, олар әлі де санамаланған және анықталған. Бұл РНҚ-лар көбінесе кіші реттеуші РНҚ (sRNA) деп аталады.эукариоттарда олар одан әрі бірқатар ішкі категорияларға жіктелген. Бірге реттеуші РНҚ өз әсерін қосымша негізді жұптастыру, ақуыздармен комплекс құру және өздерінің ферментативті белсенділігі арқылы көрсетеді.
Кіші ядролық РНҚ
Кішкентай реттеуші РНҚ-лардың бір маңызды ішкі санаты шағын ядролық РНҚ (snRNA) деп аталатын молекулалардан тұрады. Бұл молекулалар РНҚ сплайсингі арқылы гендерді реттеуде маңызды рөл атқарады. SnRNA-лар ядрода кездеседі және әдетте snRNP деп аталатын кешендердегі ақуыздармен тығыз байланысты (кішкентай ядролық рибонуклеопротеидтер, кейде «снурптар» деп аталады). Бұл молекулалардың ең көп тарағандары - жетілген мРНҚ қалыптастыру үшін алдын ала мРНҚ сплайсингіне қатысатын U1, U2, U5 және U4/U6 бөлшектері.
МикроРНҚ
Зерттеушілерді қатты қызықтыратын тағы бір тақырып - ұзындығы шамамен 22-26 нуклеотидті құрайтын шағын реттеуші РНҚ-лар болып табылатын микроРНҚ-лар (миРНҚ). МиРНҚ-лардың болуы және олардың жиырылу функциялары жасушадағы гендік реттеудегі РНҚ бастапқыда C. elegans нематодында ашылған (Ли және т.б., 1993; Уайтман және т.б., 1993). МиРНҚ ашылғаннан бері олар шыбындар, тышқандар және адамдар сияқты көптеген басқа түрлерде анықталды. Осы уақытқа дейін бірнеше жүздеген миРНҚ анықталды. Тағы да көп болуы мүмкін (He & Hannon, 2004).
MiRNA-лардың аударманы басу арқылы ген экспрессиясын тежейтіні көрсетілген. Мысалы, C. elegans, lin-4 және let-7 арқылы кодталған miRNAs,личинка дамуының белгілі бір кезеңдерінде функционалдық ақуыздардың түзілуіне жол бермей, олардың мРНҚ-ның нысаналарының 3'-трансляцияланбаған аймағымен байланысады. Әзірге зерттелген миРНҚ-лардың көпшілігі ген экспрессиясын мақсатты мРНҚ-ға негіздердің жетілмеген жұптасуы және трансляцияны кейіннен тежеу арқылы байланыстыру арқылы басқарады, дегенмен кейбір ерекшеліктер ескерілді.
Қосымша зерттеулер миРНҚ-ның қатерлі ісік пен басқа да ауруларда маңызды рөл атқаратынын көрсетеді. Мысалы, miR-155 түрі Буркитт лимфомасынан алынған В жасушаларымен байытылған және оның реттілігі белгілі хромосомалық транслокациямен (хромосомалар арасындағы ДНҚ алмасу) корреляцияға да сәйкес келеді.
Кіші кедергі жасайтын РНҚ
Кіші кедергі жасайтын РНҚ (siRNA) - РНҚ-ның басқа класы. Бұл молекулалардың ұзындығы 21-25 негізгі жұп болса да, олар ген экспрессиясын өшіру үшін де жұмыс істейді. Атап айтқанда, қос тізбекті siRNA молекуласының бір тізбегі RISC деп аталатын кешенге қосылуы мүмкін. Құрамында РНҚ бар бұл кешен РНҚ компонентіне комплементарлы тізбегі бар мРНҚ молекуласының транскрипциясын тежей алады.
MiRNA алғаш рет олардың РНҚ интерференциясына (RNAi) қатысуы арқылы анықталды. Олар екі тізбекті РНҚ вирустарынан қорғаныс механизмі ретінде дамыған болуы мүмкін. SiRNAs ұзағырақ транскрипттерден миРНҚ пайда болатын процеске ұқсас процессте алынады және РНҚ-ның екі түрін де өңдеуге бірдей фермент қатысады. Дисер. Екі сыныптың репрессия механизмдері бойынша айырмашылығы бар сияқты, бірақ siRNA-лар миРНҚ-ға тән мінез-құлықтарды көрсететін ерекшеліктер табылды және керісінше (He & Hannon, 2004).
Кіші ядролық РНҚ
Эукариоттық ядроның ішінде ядрошық – рРНҚ өңделуі және рибосомалық жиналуы орын алатын құрылым. Кішкентай нуклеолярлық РНҚ (сноРНҚ) деп аталатын молекулалар осы құрылымда көп болғандықтан нуклеолярлық сығындылардан оқшауланған. Бұл молекулалар рРНҚ молекулаларын өңдеу үшін қызмет етеді, бұл көбінесе спецификалық нуклеозидтердің метилденуіне және псевдоридиляциясына әкеледі. Модификациялар snoRNA екі класының бірі арқылы жүзеге асады: C/D-box немесе H/ACA-box отбасылары, олар әдетте метил топтарының қосылуын немесе тиісінше жетілмеген рРНҚ молекулаларында урадин изомерленуін қамтиды.
Прокариоттардағы кодталмаған РНҚ
Алайда, эукариоттар нарықты жасушадағы РНҚ-ның арнайы реттеуші энергетикалық функциялары бар кодталмаған РНҚ-ға айналдырған жоқ. Бактериялар сонымен қатар шағын реттеуші РНҚ класына ие. Бактериялардың рРНҚ-лары вируленттіліктен өсуден стационарлық фазаға өтуге дейінгі процестерге қатысады, ол бактерия қоректік заттардың жетіспеушілігімен бетпе-бет келген кезде пайда болады.
Бактериялық рРНҚ-ның бір мысалы ішек таяқшасында табылған 6S РНҚ болып табылады. Бұл молекула жақсы сипатталған, оның бастапқы реттілігі 1980 жылы болған. 6S РНҚкөптеген бактерия түрлерінде сақталады, бұл гендік реттеудегі маңызды рөлді көрсетеді.
РНҚ ДНҚ-дан хабаршы РНҚ-ны транскрипциялайтын молекула РНҚ-полимеразаның (RNAP) белсенділігіне әсер ететіні көрсетілген. 6S РНҚ өсу кезінде транскрипцияны ынталандыратын полимераза суббірлігімен байланысу арқылы бұл белсенділікті тежейді. Осы механизм арқылы 6S РНҚ белсенді өсуді ынталандыратын гендердің экспрессиясын тежейді және жасушалардың стационарлық фазаға өтуіне көмектеседі (Jabri, 2005).
Рибосқосқыштар
Гендердің реттелуіне – прокариоттарда да, эукариоттарда да – рибосвичтер (немесе РНҚ қосқыштары) деп аталатын РНҚ реттеуші элементтер әсер етеді. Рибосвичтер - қоршаған ортаны немесе метаболикалық сигналдарды анықтайтын және оларға жауап беретін, осылайша ген экспрессиясына әсер ететін РНҚ сенсорлары.
Бұл топтың қарапайым мысалы - Listeria monocytogenes бактериялық қоздырғышының вируленттілік гендерінде табылған температура сенсорының РНҚ. Бұл бактерия қожайынға енген кезде, иесінің денесінің ішіндегі жоғары температура бактериялық prfA гені өндіретін мРНҚ-ның 5' трансляцияланбаған аймағындағы сегменттің қайталама құрылымын ерітеді. Нәтижесінде қосымша құрылымда өзгерістер орын алады.
Қосымша рибосқосқыштар әртүрлі ағзалардағы ыстық және суық соққыларға жауап беретіні және сонымен қатар қант пен аминқышқылдары сияқты метаболиттердің синтезін реттейтіні көрсетілген. Рибосқосқыштар прокариоттарда жиі кездеседі, бірақ олардың көпшілігі эукариот жасушаларында да табылды.
