Dhana kuu ya baiolojia ya molekuli inapendekeza kwamba DNA ina maelezo ya kusimba protini zetu zote, na aina tatu tofauti za RNA hutafsiri msimbo huu hadi polipeptidi badala ya kufanya kitu. Hasa, messenger RNA (mRNA) hubeba mchoro wa protini kutoka kwa DNA ya seli hadi ribosomu zake, ambazo ni "mashine" zinazodhibiti usanisi wa protini. RNA (tRNA) kisha huhamisha amino asidi zinazofaa hadi kwenye ribosomu kwa ajili ya kuingizwa kwenye protini mpya. Wakati huo huo, ribosomu zenyewe huundwa hasa na molekuli za ribosomal RNA (rRNA).
Hata hivyo, katika nusu karne tangu muundo wa DNA ulipoundwa, wanasayansi wamejifunza kwamba RNA ina jukumu kubwa zaidi kuliko kushiriki tu katika usanisi wa protini. Kwa mfano, aina nyingi za RNA zimegunduliwa kuwa za kichocheo, kumaanisha kwamba hufanya athari za biokemia kwa njia sawa na vimeng'enya. Kwa kuongezea, spishi zingine nyingi za RNA zimepatikana kuwa na majukumu magumu ya udhibitiseli.
Kwa hivyo, molekuli za RNA hutekeleza majukumu mengi katika michakato ya kawaida ya seli na hali za ugonjwa. Kawaida zile molekuli za RNA ambazo hazichukui umbo la mRNA huitwa zisizo za kuweka msimbo kwa sababu hazina msimbo wa protini. Ushiriki wa mRNA zisizoweka misimbo katika michakato mingi ya udhibiti. Kuenea kwao na utendakazi mbalimbali ulisababisha dhana kwamba "ulimwengu wa RNA" ungeweza kutangulia mageuzi ya kazi za DNA na RNA katika seli, ushiriki katika usanisi wa protini.
RNA zisizo na misimbo kwenye yukariyoti
Kuna aina kadhaa za RNA isiyoweka misimbo katika yukariyoti. Hasa zaidi, huhamisha RNA (tRNA) na RNA ya ribosomal (rRNA). Kama ilivyoelezwa hapo awali, tRNA na rRNA zina jukumu muhimu katika tafsiri ya mRNA katika protini. Kwa mfano, Francis Crick alipendekeza kuwepo kwa adapta molekuli za RNA ambazo zinaweza kushikamana na msimbo wa nyukleotidi wa mRNA, na hivyo kuwezesha uhamishaji wa asidi-amino kwenye minyororo ya polipeptidi inayokua.
Kazi za Hoagland et al. (1958) kwa hakika ilithibitisha kwamba sehemu fulani ya RNA ya seli iliunganishwa kwa ushirikiano na asidi ya amino. Baadaye, ukweli kwamba rRNA iligeuka kuwa sehemu ya kimuundo ya ribosomu ilipendekeza kuwa, kama tRNA, rRNA pia haina msimbo.
Mbali na rRNA na tRNA, kuna idadi ya RNA nyingine zisizo na usimbaji katika seli za yukariyoti. Molekuli hizi husaidia katika kazi nyingi muhimu za kuhifadhi nishati za RNA kwenye seli, ambazo bado zimeorodheshwa na kufafanuliwa. RNA hizi mara nyingi hujulikana kama RNA ndogo za udhibiti (sRNAs).katika yukariyoti, zimeainishwa zaidi katika kategoria kadhaa. Kwa pamoja, RNA za udhibiti hutoa athari zake kupitia mseto wa kuoanisha msingi wasilianifu, uchangamano na protini, na shughuli zao zenyewe za enzymatic.
RNA ndogo ya nyuklia
Kitengo kimoja muhimu cha RNA ndogo za udhibiti kinajumuisha molekuli zinazojulikana kama RNA ndogo za nyuklia (snRNAs). Molekuli hizi zina jukumu muhimu katika udhibiti wa jeni kwa njia ya kuunganisha RNA. SnRNA zinapatikana kwenye kiini na kwa kawaida huhusishwa kwa uthabiti na protini katika changamano zinazoitwa snRNPs (ribonucleoproteins ndogo za nyuklia, wakati mwingine hujulikana kama "snurps"). Molekuli zinazojulikana zaidi ni chembechembe za U1, U2, U5, na U4/U6, ambazo huhusika katika kuunganisha kabla ya mRNA kuunda mRNA iliyokomaa.
MicroRNA
Mada nyingine inayowavutia sana watafiti ni microRNAs (miRNAs), ambazo ni RNA ndogo zinazodhibiti takriban urefu wa nyukleotidi 22 hadi 26. Kuwepo kwa miRNAs na kazi zao za contractile RNAs katika seli katika udhibiti wa jeni ziligunduliwa awali katika nematode C. elegans (Lee et al., 1993; Wightman et al., 1993). Tangu ugunduzi wao wa miRNAs, wametambuliwa katika viumbe vingine vingi, ikiwa ni pamoja na nzi, panya, na wanadamu. Kufikia sasa, miRNA mia kadhaa imetambuliwa. Huenda kukawa na wengi zaidi (He & Hannon, 2004).
MiRNAs zimeonyeshwa kuzuia usemi wa jeni kwa kubana tafsiri. Kwa mfano, miRNA iliyosimbwa na C. elegans, lin-4 na let-7,funga kwa eneo la 3'-lisilotafsiriwa la malengo yao ya mRNA, kuzuia uundaji wa protini za kazi katika hatua fulani za maendeleo ya mabuu. Kufikia sasa, miRNA nyingi zilizochunguzwa zinaonekana kudhibiti usemi wa jeni kwa kufungia mRNA lengwa kupitia uoanishaji wa msingi usio kamilifu na uzuiaji wa tafsiri unaofuata, ingawa baadhi ya vighairi vimebainishwa.
Utafiti wa ziada unaonyesha miRNA pia ina jukumu muhimu katika saratani na magonjwa mengine. Kwa mfano, aina ya miR-155 imerutubishwa katika seli B zinazotokana na lymphoma ya Burkitt, na mlolongo wake pia unahusiana na uhamishaji wa kromosomu unaojulikana (kubadilishana DNA kati ya kromosomu).
RNA ndogo inayoingilia
RNA ndogo inayoingilia (siRNA) ni aina nyingine ya RNA. Ingawa molekuli hizi zina urefu wa jozi 21 hadi 25 pekee, pia hufanya kazi kunyamazisha usemi wa jeni. Hasa, kamba moja ya molekuli ya siRNA yenye nyuzi mbili inaweza kuingizwa katika tata inayoitwa RISC. Mchanganyiko huu ulio na RNA unaweza kisha kuzuia unukuzi wa molekuli ya mRNA ambayo ina mfuatano wa sehemu yake ya RNA.
MiRNA zilitambuliwa kwa mara ya kwanza kwa kuhusika kwao katika kuingiliwa na RNA (RNAi). Huenda zimeibuka kama njia ya ulinzi dhidi ya virusi vya RNA vyenye nyuzi mbili. SiRNA zinatokana na nakala ndefu katika mchakato sawa na ule ambao miRNA hutokea na usindikaji wa aina zote mbili za RNA unahusisha kimeng'enya sawa. Dicer. Madarasa haya mawili yanaonekana kutofautiana katika mifumo yao ya ukandamizaji, lakini vighairi vimepatikana ambapo siRNAs huonyesha mienendo ya kawaida zaidi ya miRNA na kinyume chake (He & Hannon, 2004).
Small Nucleolar RNA
Ndani ya kiini cha yukariyoti, nukleoli ni muundo ambamo usindikaji wa rRNA na unganisho la ribosomal hufanyika. Molekuli zinazoitwa RNAs ndogo za nucleolar (snoRNAs) zimetengwa kutoka kwa dondoo za nucleolar kutokana na wingi wao katika muundo huu. Molekuli hizi hufanya kazi kusindika molekuli za rRNA, ambayo mara nyingi husababisha methylation na pseudouridylation ya nucleosides maalum. Marekebisho hupatanishwa na mojawapo ya aina mbili za snoRNAs: Familia za C/D-box au H/ACA-box, ambazo kwa kawaida huhusisha kuongezwa kwa vikundi vya methyl au isomerization ya uradini katika molekuli changa za rRNA, mtawalia.
RNA zisizo na misimbo katika prokariyoti
Hata hivyo, yukariyoti hazijaelekeza soko katika RNA zisizo na misimbo zenye utendakazi mahususi wa udhibiti wa RNA katika seli. Bakteria pia wana darasa la RNA ndogo za udhibiti. RNA za bakteria huhusika katika michakato kuanzia kwa virusi hadi mpito kutoka kwa ukuaji hadi awamu ya tuli ambayo hutokea wakati bakteria inakabiliwa na hali ya kunyimwa virutubishi.
Mfano mmoja wa rRNA ya bakteria ni 6S RNA inayopatikana katika Escherichia coli. Molekuli hii imekuwa na sifa nzuri, na mfuatano wake wa kwanza ulitokea mnamo 1980. 6S RNAhuhifadhiwa katika spishi nyingi za bakteria, ikionyesha jukumu muhimu katika udhibiti wa jeni.
RNA imeonyeshwa kuathiri shughuli ya RNA polymerase (RNAP), molekuli ambayo hunukuu RNA ya messenger kutoka kwa DNA. 6S RNA huzuia shughuli hii kwa kujifunga kwa kitengo kidogo cha polimerasi ambacho huchochea unukuzi wakati wa ukuaji. Kupitia utaratibu huu, 6S RNA huzuia usemi wa jeni zinazochochea ukuaji amilifu na kusaidia seli kuingia katika awamu ya kusimama (Jabri, 2005).
Riboswichi
Udhibiti wa jeni - katika prokariyoti na yukariyoti - huathiriwa na vipengele vya udhibiti wa RNA vinavyoitwa riboswichi (au swichi za RNA). Riboswichi ni vihisi vya RNA ambavyo hutambua na kujibu ishara za kimazingira au kimetaboliki na hivyo kuathiri usemi wa jeni.
Mfano rahisi wa kundi hili ni kihisi joto cha RNA kinachopatikana katika jeni za virusi vya pathojeni ya Listeria monocytogenes. Bakteria hii inapoingia kwenye seva pangishi, halijoto ya juu ndani ya mwili wa mwenyeji huyeyusha muundo wa pili wa sehemu katika eneo la 5' lisilotafsiriwa la mRNA linalozalishwa na jeni ya prfA ya bakteria. Kwa hivyo, mabadiliko hutokea katika muundo wa pili.
Ziada za riboswichi zimeonyeshwa kujibu mshtuko wa joto na baridi katika aina mbalimbali za viumbe na pia kudhibiti usanisi wa metabolites kama vile sukari na asidi ya amino. Ingawa swichi za ribo huonekana kuwa nyingi zaidi katika prokariyoti, nyingi pia zimepatikana katika seli za yukariyoti.
