De Ribonucleïnezuursynthese is een voorwaarde voor eiwitsynthese. De ribonucleïnezuren dragen de genetische informatie van het DNA over aan de eiwitten. Bij sommige virussen vertegenwoordigen ribonucleïnezuren zelfs het hele genoom.
Wat is ribonucleïnezuursynthese?
Ribonucleïnezuursynthese vindt altijd plaats op het DNA. Daar worden complementaire ribonucleotiden geassembleerd tot een RNA-streng met behulp van een enzymatisch gecontroleerd proces. Ribonucleïnezuur (RNA) heeft een vergelijkbare structuur als deoxyribonucleïnezuur (DNA). Het bestaat uit nucleobasen, een suikerresidu en fosfaten. Bij elkaar vormen de drie bouwstenen een nucleotide. De suiker bestaat uit een ribose. Het is een pentose met vijf koolstofatomen. Het verschil met DNA is dat de suiker op de 2-positie in de pentosering een hydroxylgroep bevat in plaats van een waterstofatoom.
De ribose wordt op twee plaatsen veresterd met fosforzuur. Hierdoor ontstaat een ketting met afwisselend ribose- en fosfaateenheden. Een nucleobase is glycosidisch gebonden aan de zijkant van de ribose. Er zijn vier verschillende nucleobasen beschikbaar om het RNA op te bouwen. Dit zijn de pyrimidinebasen cytosine en uracil en de purinebasen adenine en guanine.
De stikstofbase thymine wordt in het DNA aangetroffen in plaats van uracil. Drie nucleotiden op een rij vormen elk een triplet dat codeert voor een aminozuur. De code wordt bepaald door de volgorde van de nucleïnezuurbasen (stikstofbasen). In tegenstelling tot DNA is RNA enkelstrengs. Dit wordt veroorzaakt door de hydroxylgroep op de 2-positie van de ribose.
Functie en taak
Bij ribonucleïnezuursynthese worden verschillende soorten RNA gesynthetiseerd. In tegenstelling tot DNA wordt RNA niet gebruikt voor langdurige opslag van genetische informatie, maar voor de overdracht ervan.
Het boodschapper-RNA (mRNA) is hiervoor verantwoordelijk. Het kopieert de genetische informatie uit het DNA en geeft deze door aan het ribosoom, waar de eiwitsynthese plaatsvindt. De informatie wordt slechts tijdelijk in het RNA opgeslagen. Nadat de eiwitsynthese is beëindigd, wordt deze weer afgebroken.
Het tRNA en het rRNA bevatten geen genetische informatie, maar helpen eerder om eiwitten op het ribosoom te bouwen. Andere ribonucleïnezuren zijn verantwoordelijk voor genexpressie. Ze zijn dus verantwoordelijk voor welke genetische informatie überhaupt gelezen moet worden. Ze dragen dus ook bij aan de differentiatie van de cellen. Ten slotte is er RNA dat zelfs katalytische functies op zich neemt.
Sommige virussen bevatten alleen RNA in plaats van DNA. Dit betekent dat hun genetische code is opgeslagen in het RNA. RNA kan echter alleen worden gesynthetiseerd met behulp van DNA. Virussen kunnen daarom alleen in een gastcel leven en zich vermenigvuldigen.
Bij ribonucleïnezuursynthese katalyseert het enzym RNA-polymerase de vorming van RNA op het DNA, wat resulteert in de exacte overdracht van de genetische code. De transcriptie wordt geïnitieerd door het RNA-polymerase aan een promotor te binden. Dit is een specifieke nucleotidesequentie op DNA. In een kort stukje DNA wordt de dubbele helix verbroken door de waterstofbrug te verbreken. Daarbij worden complementaire ribonucleotiden gehecht aan de overeenkomstige basen op de codogene streng van het DNA.
Ribose- en fosfaatgroepen combineren om een esterbinding te vormen, waardoor de RNA-streng ontstaat. Het DNA wordt pas bij een korte sectie geopend. Het deel van de RNA-streng dat al is gesynthetiseerd, steekt uit deze opening. De ribonucleïnezuursynthese eindigt op een gebied van het DNA dat een terminator wordt genoemd. Daar is een stopcode. Wanneer de stopcode is bereikt, maakt de RNA-polymerase zich los van het DNA en komt het gevormde RNA vrij.
Ziekten en aandoeningen
Ribonucleïnezuursynthese is een fundamenteel proces, dus een verstoring heeft verwoestende gevolgen voor het organisme. Om eiwitten te kunnen synthetiseren, mogen er geen grote afwijkingen in de synthese zijn. Sommige vreemde RNA-deeltjes kunnen echter de hele cel herprogrammeren, zodat de lichaamscel alleen vreemd RNA synthetiseert. Dit proces komt veel voor en speelt een grote rol bij virale infecties.
Virussen kunnen zichzelf niet vermenigvuldigen. Je bent altijd afhankelijk van een gastcel. Er zijn zowel DNA-virussen als pure RNA-virussen. Beide typen dringen de cel binnen en nemen hun genetisch materiaal op in de genetische code van de gastheercel. De cel begint alleen het genetische materiaal van het virus te repliceren. De cel produceert virussen totdat hij sterft. De nieuw gevormde virussen dringen verdere cellen binnen en zetten hun vernietigingswerk voort.
De RNA-virussen bouwen hun genetisch materiaal in het DNA op met behulp van het enzym reverse transcriptase. Na de integratie domineert de synthese van viraal RNA, dat vervolgens wordt teruggevoerd naar de volgende cel. De retrovirussen behoren ook tot de RNA-virussen. Een bekend retrovirus is het HI-virus. De retrovirussen zijn echter een speciaal geval: hoewel ze hun genetisch materiaal ook via reverse transcriptase in het DNA opnemen, verlaten de nieuwe virussen die daarbij ontstaan de cel zonder deze te vernietigen. Hierdoor kunnen geïnfecteerde cellen een constante bron van virussen worden.
Bij de aanmaak van nieuwe virussen treden echter ook voortdurend mutaties op, die het virus permanent veranderen. Het immuunsysteem vormt wel antistoffen tegen de bestaande virussen, maar voordat ze worden vernietigd, is de genetische code zo sterk veranderd dat gevormde antistoffen niet meer effectief zijn. Het lichaam moet nieuwe antilichamen blijven aanmaken. Het immuunsysteem is zo gestrest dat het permanent zijn weerstand tegen bacteriën, schimmels en virussen verliest.
