Kāda ir saistība starp RNS un olbaltumvielām?
Īsā atbilde
RNS ir starpnieks, kas pārnes olbaltumvielas aprakstošo informāciju no DNS uz vietu, kur olbaltumviela tiek salikta, un pati piedalās tās salikšanā. Olbaltumviela ir gala produkts, RNS ir gan norakstītā instrukcija, gan darbarīks un darbgalda daļa.
Iedzimtības informācija glabājas DNS molekulā šūnas kodolā. Olbaltumvielas savukārt tiek saliktas citoplazmā. DNS no kodola neiziet, tāpēc ir vajadzīga kopija, ko var aiznest uz ražošanas vietu. Šo kopiju izgatavo ribonukleīnskābes jeb RNS veidā.
Process sastāv no diviem posmiem. Transkripcija ir informācijas norakstīšana no DNS uz RNS, un tā notiek kodolā. Translācija ir šīs informācijas pārtulkošana no nukleotīdu valodas aminoskābju valodā, un tā notiek citoplazmā uz ribosomas.
RNS nav viena viela, bet gan vairāku molekulu saime ar dažādiem uzdevumiem. Informācijas RNS nes instrukciju. Pārneses RNS piegādā aminoskābes. Ribosomu RNS veido pašas ribosomas karkasu un veic tās galveno ķīmisko darbību. Vēl pastāv virkne mazo RNS, kas regulē, cik daudz un kad no katras olbaltumvielas tiks saražots.
Transkripcija: instrukcijas noraksts
Ferments RNS polimerāze piesaistās DNS noteiktā vietā, atšķetina dubulto spirāli īsā posmā un pēc vienas virknes kā parauga saliek papildinošu RNS virkni. Nukleotīdi saskaņojas pēc stingra likuma, ar vienu atšķirību no DNS: timīna vietā RNS izmanto uracilu.
Cilvēka gēnā informācija nav nepārtraukta. Tajā mijas izsakāmie posmi un starpposmi, kas olbaltumvielā nenonāk. Tāpēc svaigi norakstītā RNS tiek apstrādāta: starpposmus izgriež, izsakāmos posmus savieno kopā, molekulas galos pievieno aizsargājošas struktūras, kas ļauj tai izturēt ceļu un tikt atpazītai. Tikai pēc tam gatavā informācijas RNS caur kodola poru iziet citoplazmā.
Šī apstrāde nav formalitāte. Vienu un to pašu gēnu var salikt vairākos veidos, tāpēc no viena gēna var rasties vairākas olbaltumvielas versijas. Tas ir viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc cilvēka olbaltumvielu ir daudz vairāk nekā gēnu.
Translācija: kā trīs burti kļūst par aminoskābi
Informācijas RNS tiek lasīta pa trim nukleotīdiem. Katru trijnieku sauc par kodonu, un katrs kodons nozīmē vienu konkrētu aminoskābi vai komandu apstāties. Lasīšana sākas no noteikta starta kodona, un tas nosaka visu turpmāko lasījuma ietvaru.
Pārneses RNS ir neliela, salocīta molekula ar divām svarīgām vietām: vienā galā tai piesaistīta konkrēta aminoskābe, bet otrā pusē ir trīs nukleotīdu virkne, kas atbilst attiecīgajam kodonam. Ribosomā šīs divas virknes savienojas, ribosoma pārbauda atbilstību un pievieno aminoskābi augošajai ķēdei, tad pavirzās par vienu kodonu tālāk. Kad tiek sasniegta apstāšanās komanda, ķēde tiek atbrīvota.
Atbrīvotā aminoskābju ķēde vēl nav strādājoša olbaltumviela. Tai jāsalokās pareizā telpiskā formā, bieži ar īpašu palīgolbaltumvielu atbalstu, un daudzām vēl tiek pievienotas cukura vai fosfāta grupas. Tieši forma, nevis sastāvs, nosaka, ko olbaltumviela spēj darīt.
Kāpēc tas ir svarīgi medicīnā
Ja DNS mainās viens vienīgs burts, var mainīties viens kodons un līdz ar to viena aminoskābe olbaltumvielā. Dažreiz tas neko nemaina, jo vairāki kodoni nozīmē vienu un to pašu aminoskābi. Dažreiz tas maina visu: sirpjveida šūnu anēmija rodas tieši no šādas vienas aminoskābes nomaiņas hemoglobīnā, kuras dēļ molekula sāk salipt garās šķiedrās.
Uz šī procesa balstās arī daudzas zāles. Liela daļa antibiotiku darbojas, piesaistoties baktēriju ribosomām, kuras pēc uzbūves atšķiras no cilvēka ribosomām, un apturot baktērijas olbaltumvielu sintēzi. Tieši šī atšķirība ļauj zālēm nogalināt baktēriju, nesabojājot cilvēka šūnas.
Ar iedzimtām slimībām un olbaltumvielu defektu diagnostiku nodarbojas medicīnas ģenētiķis. Ja ģimenē atkārtojas neskaidras izcelsmes slimības, ja bērnam ir aizkavēta attīstība ar neskaidru cēloni vai ja plānojot grūtniecību ir zināma iedzimta slimība radinieku vidū, ir pamats lūgt ģimenes ārstam nosūtījumu pie ģenētiķa. Ģenētisku diagnozi pašam pēc testa mājās noteikt nav iespējams.
DNS un RNS: kas tieši atšķiras
Atšķirības ir četras un tās visas ir savstarpēji saistītas. DNS cukurs ir dezoksiriboze, RNS cukurs ir riboze ar vienu papildu skābekļa atomu. DNS lieto timīnu, RNS uracilu. DNS parasti ir divvirknīga spirāle, RNS visbiežāk vienvirknīga un salokās sarežģītās formās. DNS ir ļoti noturīga, RNS ātri sadalās.
Pēdējā atšķirība izskaidro darba dalījumu. Informācijai, kas jāsaglabā visu mūžu un jānodod nākamajām paaudzēm, ir vajadzīga noturība, tāpēc to glabā DNS. Instrukcijai, kas vajadzīga tikai šobrīd un kuras daudzumu jāspēj ātri mainīt, noturība ir tieši nevēlama, tāpēc to nes RNS.
Bieži sajauc arī pašas RNS veidus. Informācijas RNS ir noraksts, pārneses RNS ir kurjers ar aminoskābi, ribosomu RNS ir darbgalds. Vārdi atšķiras vienā vārdā, bet loma ir pilnīgi cita.
Divas lietas, kas pārsteidz
Pirmā: ribosomā ķīmisko saiti starp aminoskābēm veido nevis olbaltumviela, bet pati ribosomu RNS. Tas nozīmē, ka RNS spēj darboties kā ferments. Tieši uz šī atklājuma balstās pieņēmums, ka senāk par olbaltumvielām un DNS pastāvēja pasaule, kurā RNS vienlaikus glabāja informāciju un veica ķīmisko darbu.
Otrā ir praktiska un bieži pārprasta. Informācijas RNS vakcīnas darbojas tieši pēc šeit aprakstītās shēmas: šūna saņem gatavu instrukciju vienai olbaltumvielai, uz tās pamata to saliek, parāda imūnsistēmai un instrukciju drīz vien sadala. RNS neiekļūst šūnas kodolā un nespēj iebūvēties DNS, jo tai vienkārši nav tam vajadzīgo mehānismu. Apgalvojumi, ka šādas vakcīnas „maina cilvēka gēnus”, ir pretrunā ar to, kā pati molekula darbojas.