Рнк: строение, биологическая роль различных классов, локализация в клетке. Особенности строения ирнк и трнк.

В клетках эукариот присутствует несколько классов РНК, играющих ту или иную роль в процессах реализации генетической информации:

1. Информационная или матричная РНК (мРНК). Этот класс молекул РНК участвует в переносе генетической информации из ядра в цитозоль на рибосомы и принимает непосредственное участие в работе механизма синтеза полипептидных цепей белка на рибосомах.

2. Рибосомальные РНК (рРНК); их роль состоит в структурной организации рибосом — внутриклеточных органелл, ответственных за сборку полипептидных цепей белков. Кроме того, рРНК принимают непосредственное участие в работе самого механизма биосинтеза белка.

3. Транспортные РНК (тРНК). Они обеспечивает связывание аминокислот в цитозоле, перенос аминокислот на рибосомы, а также принимают непосредственное участие в синтезе полипептидных цепей белков на рибосомах.

4. Гетерогенная ядерная РНК (гяРНК). Молекулы этого класса РНК представляют собой так называемые первичные транскрипты с тех или иных структурных генов ДНК и являются высокомолекулярными предшественниками молекул РНК различных других классов.

Молекулы РНК представляют собой полимеры, мономерными единицами которых являются рибонуклеотиды, связанные между собой 3',5'-фосфодиэфирными связями. Углеводным компонентом рибонуклеотидов является рибоза, а основная масса азотистых оснований РНК представлены аденином, гуанином, цитозином и урацилом. Главными нуклеотидами РНК являются АМФ, ГМФ, ЦМФ и УМФ.

В состав молекул отдельных классов РНК может входить до 15–17% минорных нуклеотидов.

Первичная структура РНК - последовательность расположения рибонуклеотидных остатков в полимерной цепи молекулы.

Молекулы РНК представляют собой одиночные полинуклеотидные цепи, не имеющие на всем своем протяжении регулярной пространственной упаковки. На отдельных участках молекулы РНК имеются элементы вторичной структуры, получившие название “шпилек”. Стабилизируются эти структуры водородными связями между азотистыми основаниями нуклеотидных остатков антипараллельных участков цепи РНК и стэкинг-взаимодействием.Третичная структура РНК — это определенный способ укладки полинуклеотидной цепи РНК в определенном объеме пространства. За счет пластичности участков цепи, не принимающих участия в формировании “шпилек”, молекулы РНК тем или иным образом компактизуются, формируя объемные структуры, присущие тому или иному классу РНК. Стабилизация таких структур осуществляется за счет электростатического и гидрофобного взаимодействий между элементами цепи РНК и взаимодействием этих молекул с белками.

Наиболее многочисленным и гетерогенным по своим размерам является класс мРНК, что связано с ее функциями — информационное обеспечение синтеза десятков тысяч различных белковых молекул, присутствующих в каждой клетке. На долю мРНК приходится 2-5% общего количества клеточной РНК. На 5'-конце мРНК всегда присутствует структура, именуемая “КЭП(шапка) она обозначает начало синтеза. Кроме того, КЭП защищает мРНК от преждевременного расщепления мРНК клеточными рибонуклеазами.

Важнейшей зоной молекулы мРНК является ее часть, ограниченная со стороны 5'‑конца так называемым инициирующим кодоном, а со стороны 3'-конца - одним из терминирующих кодонов. Это так называемая зона трансляции. Между КЭПом и инициирующим триплетом расположена лидерная или 5'-концевая нетранслируемая последовательность, она обычно состоит из нескольких десятков нуклеотидных остатков. Эта последовательность необходима для правильного связывания мРНК в функциональном центре

На 3'-конце большинства молекул мРНК имеется длинная последовательность — от 20 до 250 нуклеотидных остатков. Это так называемый полиаденилатный блок (поли-А). Его функция отвечает за стабильность мРНК в клетке; от размеров полиаденилатного блока зависит число молекул белка, синтезируемого в клетке с участием данной молекулы мРНК

Молекулы тРНК имеют небольшие размеры — они состоят из 75-80 нуклеотидных остатков, а их молекулярная масса составляет около 25 килодальтон. Особенностью молекул тРНК является высокое содержание в них минорных нуклеотидов — до 15-19% от их общего числа в молекуле. На долю тРНК приходится до 15% от общего количества РНК в клетке.

В плоскостной модели структуры тРНК типа “клеверный лист” принято выделять 4 основных элемента:

а). Стебель листа, на 3'-конце которого имеется акцепторный тринуклеотид, к которому присоединяется аминокислота, переносимая данной тРНК.

б). Антикодонная петля. На вершине этой петли расположен триплет нуклеотидов — антикодон, который за счет взаимодействия с кодоном мРНК определяет место включения аминокислоты, в полипептидную цепь белка, синтезируемого на рибосоме.

в). Две петли, дигидроуридиловая и псевдоуридиловая (по обязательному присутствию в них минорных нуклеотидов дигидроуридиловой кислоты и псевдоуридиловой кислоты) играют определенную роль во взаимодействии молекулы тРНК с ферментами аминоацил-тРНК-синтетазами и с рибосомами.

г). В молекулах некоторых тРНК присутствует небольшая дополнительная петля, расположенная между антикодонной петлей и псевдоуридиловой петлей.