Tre tipi principali di RNA sono coinvolti nella sintesi proteica: l'RNA messaggero (mRNA), l'RNA di trasferimento (tRNA) e l'RNA ribosomiale (rRNA). Questi RNA svolgono diverse funzioni e possono essere ampiamente classificati come RNA codificante o non codificante per proteine. Gli RNA non codificanti svolgono un ruolo importante nella regolazione dell'espressione genica in risposta ai cambiamenti dello sviluppo e dell'ambiente. Gli RNA non codificanti nei procarioti possono essere manipolati per sviluppare farmaci antibatterici più efficaci per uso umano o animale.

L'RNA svolge funzioni diverse ma cooperative

Il dogma centrale della biologia molecolare afferma che il DNA contiene l'informazione che codifica le proteine, e l'RNA utilizza queste informazioni per dirigere la sintesi proteica.

L'RNA messaggero (mRNA) è l'RNA codificante la proteina. È costituito da codoni, sequenze di tre nucleotidi che codificano per uno specifico amminoacido. L'RNA di trasferimento (tRNA) e l'RNA ribosomiale (rRNA) sono RNA non codificanti. Il tRNA agisce come una molecola adattatrice che legge la sequenza dell'mRNA e posiziona gli amminoacidi nell'ordine corretto nella catena polipeptidica in crescita. L'rRNA e altre proteine costituiscono il ribosoma, la sede della sintesi proteica nella cellula. Durante la traduzione, i ribosomi si muovono lungo un filamento di mRNA dove stabilizzano il legame delle molecole di tRNA e catalizzano la formazione di legami peptidici tra gli amminoacidi. Pertanto, diversi tipi di RNA svolgono funzioni specifiche ma complementari durante la sintesi proteica.

Gli RNA non codificanti negli eucarioti regolano l'espressione genica

Gli RNA non codificanti diversi dal tRNA e dall'rRNA sono stati inizialmente considerati "spazzatura genomica" poiché non codificavano proteine. Tuttavia, il loro ruolo nella regolazione dell'espressione genica è stato scoperto negli ultimi decenni e continua ad essere ampiamente studiato. In base alla loro lunghezza, gli RNA non codificanti possono essere classificati come piccoli RNA regolatori (< 100 nucleotidi) o lunghi RNA non codificanti (> 200 nucleotidi).

Sia i piccoli RNA regolatori che i lunghi RNA non codificanti regolano l'espressione genica alterando vari stadi di trascrizione e traduzione. Gli RNA non codificanti influenzano lo splicing dell'mRNA, ovvero la rimozione dei segmenti non codificanti e l'unione delle sequenze codificanti le proteine. In questo modo, controllano la formazione di diverse varianti proteiche da un singolo gene. Piccoli RNA regolatori come i microRNA (miRNA) e i piccoli RNA interferenti (siRNA) si legano a sequenze complementari sull'mRNA e inibiscono la sintesi proteica bloccando l'accesso del macchinario di traduzione all'mRNA o degradando l'mRNA stesso. Gli RNA lunghi non codificanti interagiscono e reclutano enzimi che modificano chimicamente il DNA e gli istoni – proteine che aiutano a impacchettare il DNA nel nucleo – per attivare o reprimere la trascrizione.