Kāda ir RNS loma olbaltumvielu sintēzē?

Informācijas RNS ir pats teksts. Tās nukleotīdu secība trīskāršos jeb kodonos nosaka, kura aminoskābe nāks nākamā. Sākumu iezīmē kodons AUG, kas vienlaikus kodē metionīnu, bet beigas iezīmē viens no trim stopkodoniem, kuriem neatbilst neviena aminoskābe.

Pārnesēja RNS ir adapteris. Katra tRNS molekula vienā galā nes antikodonu, kas var piesaistīties tikai noteiktam mRNS kodonam, bet otrā galā nes attiecīgo aminoskābi. Pareizo aminoskābi tai piekabina īpaši fermenti, aminoacil-tRNS sintetāzes, un tieši šajā solī tiek izšķirts, vai ģenētiskais kods tiks nolasīts pareizi. Ribosoma pati aminoskābi vairs nepārbauda: tā uzticas antikodonam.

Ribosomālā RNS ir darbgalds. Kopā ar olbaltumvielām tā veido ribosomas abas apakšvienības, notur mRNS pareizā stāvoklī un nodrošina vietas, kurās tRNS molekulas ienāk, nodod aminoskābi un aiziet.

Vispirms ribosomas mazā apakšvienība piesaistās mRNS un atrod starta kodonu. Tad pievienojas lielā apakšvienība, un izveidojas pilnīga ribosoma ar trim iekšējām vietām, kurās tRNS var atrasties.

Pagarināšanas ciklā jauna tRNS ar savu aminoskābi ienāk ribosomā, tās antikodons salāgojas ar nākamo kodonu, un augošā olbaltumvielu ķēde tiek pārnesta uz šo jauno aminoskābi. Ribosoma pavirzās par vienu kodonu uz priekšu, atbrīvotā tRNS aiziet, un cikls atkārtojas. Šis solis patērē enerģiju un notiek pārsteidzoši ātri.

Kad ribosoma sasniedz stopkodonu, tam neatbilst neviena tRNS. Tā vietā piesaistās atbrīvošanas faktori, gatavā ķēde tiek atdalīta, un ribosoma izjūk divās apakšvienībās, gatava sākt no jauna. Vienu un to pašu mRNS vienlaikus var nolasīt vairākas ribosomas cita aiz citas, un šādu virteni sauc par polisomu.

Daudzas antibiotikas darbojas tieši tāpēc, ka baktēriju ribosoma pēc uzbūves atšķiras no cilvēka ribosomas. Tās piesaistās baktērijas rRNS un aptur translāciju, neskarot saimnieka šūnas. Tas izskaidro, kāpēc antibiotikas iedarbojas uz baktērijām, bet ne uz vīrusiem, kuriem savas ribosomas nav vispār.

Kļūdas RNS apstrādē rada reālas slimības. Ja mutācija skar vietu, kur intronu vajadzētu izgriezt, olbaltumviela sanāk kļūdaina vai netiek uzbūvēta nemaz, un tā rodas daļa iedzimto hemoglobīna traucējumu. Iedzimtu slimību iespējamība ģimenē ir jautājums, ar ko jāvēršas pie ģimenes ārsta, kurš vajadzības gadījumā nosūta pie medicīnas ģenētiķa; internetā šādu novērtējumu aizstāt nevar.

Uz šīs pašas bioloģijas balstās mRNS vakcīnas. Tajās ievadītā RNS ir tikai instrukcija, pēc kuras pašas šūnas ribosomas uz neilgu laiku saražo vienu olbaltumvielu, ko imūnsistēma iemācās atpazīt. Molekula nenonāk šūnas kodolā un nekļūst par DNS daļu, jo cilvēka šūnā vienkārši nav mehānisma, kas šādu ierakstu veiktu.

Pirmā sajaukšana ir ar DNS. RNS cukurs ir riboze, DNS cukurs ir dezoksiriboze; RNS timīna vietā izmanto uracilu; RNS parasti ir viena virkne, DNS divas. Šīs atšķirības nav dekoratīvas: papildu skābekļa atoms ribozē padara RNS ķīmiski nestabilāku, un tieši tāpēc tā der īslaicīgai kopijai, bet neder arhīvam.

Otrā sajaukšana ir starp transkripciju un translāciju. Transkripcija pārraksta vienu nukleīnskābi citā, valoda nemainās. Translācija patiešām ir tulkojums, jo nukleotīdu valoda tiek pārtulkota aminoskābju valodā. Latviešu terminos to viegli atcerēties: norakstīšana un tulkošana.

Trešā izplatītā kļūda ir domāt, ka katram kodonam atbilst sava aminoskābe. Kodonu ir sešdesmit četri, aminoskābju divdesmit, tāpēc lielākajai daļai aminoskābju atbilst vairāki kodoni. Šī liekā dublēšanās nav trūkums: tā nozīmē, ka daļa mutāciju vispār nemaina olbaltumvielu.

Ilgi tika pieņemts, ka ķīmisko saiti starp aminoskābēm veido ribosomas olbaltumvielas, jo fermenti taču ir olbaltumvielas. Ribosomas telpiskās uzbūves noskaidrošana parādīja pretējo: vietā, kur saite veidojas, olbaltumvielu nav vispār, tur ir tikai rRNS. Ribosoma ir ribozīms, proti, ferments, kas sastāv no RNS.

Tas ir spēcīgākais atsevišķais arguments par labu domai, ka agrīnajā dzīvības attīstībā RNS vienlaikus glabāja informāciju un katalizēja reakcijas, bet DNS un olbaltumvielas ar savām specializētajām lomām nāca vēlāk. Ja meklējat vienu faktu, ko paturēt prātā par RNS lomu olbaltumvielu sintēzē, tad tas ir šis: RNS ne tikai nes ziņu, bet arī pati veic darbu.