De Ribonucleïnezuur heeft een vergelijkbare structuur als deoxyribonucleïnezuur (DNA). Als drager van genetische informatie speelt het echter slechts een ondergeschikte rol. Als buffer voor informatie dient het onder meer als vertaler en overbrenger van de genetische code van DNA naar eiwit.
Wat is ribonucleïnezuur?
Ribonucleïnezuur wordt zowel in het Engels als in het Duits afgekort RNA aangewezen. De structuur is vergelijkbaar met die van DNA (deoxyribonucleïnezuur). In tegenstelling tot DNA bestaat het echter maar uit één streng. Hun taak is onder meer de overdracht en vertaling van de genetische code in de biosynthese van eiwitten.
Het RNA komt echter in verschillende vormen voor en vervult ook verschillende taken. Kortere RNA-moleculen hebben helemaal geen genetische code, maar zijn verantwoordelijk voor het transport van bepaalde aminozuren. Ribonucleïnezuur is niet zo stabiel als DNA omdat het geen langdurige opslagfunctie heeft voor de genetische code. In het geval van bijvoorbeeld mRNA dient het alleen als buffer totdat de transmissie en vertaling is voltooid.
Anatomie en structuur
Ribonucleïnezuur is een keten die is samengesteld uit vele nucleotiden. Het nucleotide bestaat uit een verbinding tussen fosfaatresidu, suiker en stikstofbase. De stikstofbasen adenine, guanine, cytosine en uracil zijn elk gebonden aan een suikerresidu (ribose). De suiker wordt op zijn beurt op twee plaatsen veresterd met een fosfaatresidu en vormt er een brug mee.
De stikstofbasis bevindt zich in de tegenovergestelde positie van de suiker. Suiker- en fosfaatresten wisselen elkaar af en vormen een ketting. De stikstofbasen zijn dus niet direct aan elkaar gekoppeld, maar zitten aan de zijkant van de suiker. Drie opeenvolgende stikstofbasen worden tripletten genoemd en bevatten de genetische code voor een specifiek aminozuur. Meerdere tripletten achter elkaar coderen voor een polypeptide- of eiwitketen.
In tegenstelling tot DNA bevat de suiker een hydroxylgroep op de 2'-positie in plaats van een waterstofatoom. Bovendien wordt de stikstofbase thymine uitgewisseld voor uracil in het RNA. Vanwege deze kleine chemische afwijkingen is RNA, in tegenstelling tot DNA, meestal enkelstrengs. De hydroxylgroep in ribose zorgt er ook voor dat ribonucleïnezuur niet zo stabiel is als DNA. De montage en demontage moet flexibel zijn, omdat de over te dragen informatie voortdurend verandert.
Functie en taken
Ribonucleïnezuur vervult verschillende taken. Als langetermijngeheugen voor de genetische code is dit meestal uitgesloten. Slechts bij sommige virussen dient het RNA als drager voor genetische informatie. Bij de andere levende wezens wordt deze taak door het DNA overgenomen. Het RNA fungeert onder meer als zender en vertaler van de genetische code bij de biosynthese van eiwitten.
Het mRNA is hiervoor verantwoordelijk. Vertaald betekent mRNA boodschapper-RNA of boodschapper-RNA. Het kopieert de informatie over een gen en transporteert het naar het ribosoom, waar met deze informatie een eiwit wordt gesynthetiseerd. Drie aangrenzende nucleotiden vormen een zogenaamd codon, dat staat voor een bepaald aminozuur. Op deze manier wordt geleidelijk een polypeptideketen van aminozuren opgebouwd. De afzonderlijke aminozuren worden via het tRNA (transfer RNA) naar het ribosoom getransporteerd. Het tRNA functioneert dus als een hulpmolecuul bij de biosynthese van eiwitten. Als een ander RNA-molecuul is rRNA (ribosomaal RNA) betrokken bij de structuur van de ribosomen.
Andere voorbeelden zijn het asRNA (antisense RNA) voor de regulatie van genexpressie, het hnRNA (heterogeen nucleair RNA) als voorloper van volwassen mRNA, de ribowitches voor genregulatie, de ribozymen voor de katalyse van biochemische reacties en nog veel meer. De RNA-moleculen mogen niet stabiel zijn omdat er op verschillende tijdstippen verschillende transcripten nodig zijn. De afgesplitste nucleotiden of oligomeren worden constant gebruikt voor de nieuwe synthese van RNA. Volgens de RNA-wereldhypothese van Walter Gilbert vormden de RNA-moleculen de voorlopers van alle organismen. Zelfs vandaag zijn ze de enige dragers van de genetische code van sommige virussen.
Ziekten
In verband met ziekten spelen ribonucleïnezuren een rol voor zover veel virussen alleen RNA als genetisch materiaal hebben. Naast DNA-virussen zijn er ook virussen met enkel- of dubbelstrengs RNA. Buiten een levend organisme is een virus volledig inactief. Het heeft geen eigen metabolisme. Als een virus echter in contact komt met lichaamscellen, wordt de genetische informatie van zijn DNA of RNA geactiveerd. Het virus begint zich te vermenigvuldigen met behulp van de organellen van de gastheercel.
De gastheercel wordt door het virus opnieuw geprogrammeerd om individuele viruscomponenten te produceren. Het genetisch materiaal van het virus komt in de celkern terecht. Daar wordt het opgenomen in het DNA van de gastheercel, waarbij voortdurend nieuwe virussen worden gegenereerd. De virussen worden uit de cel geloosd. Het proces herhaalt zich totdat de cel sterft. In het geval van RNA-virussen wordt de genetische informatie van het RNA met het enzym reverse transcriptase in het DNA getranscribeerd. Retrovirussen zijn een speciale vorm van RNA-virussen. Het HI-virus is bijvoorbeeld een van de retrovirussen. Ook bij retrovirussen zorgt het enzym reverse transcriptase voor de overdracht van de genetische informatie van het enkelstrengs RNA naar het DNA van de gastheercel.
Daar worden nieuwe virussen gegenereerd die de cel verlaten zonder te worden vernietigd. Er worden voortdurend nieuwe virussen gevormd die voortdurend andere cellen aanvallen. Retrovirussen zijn erg vatbaar voor mutaties en zijn daarom moeilijk te bestrijden. Een combinatie van verschillende componenten zoals reverse transcriptaseremmers en proteaseremmers wordt als therapie gebruikt.
