В синтезе белка участвуют три основных типа РНК: матричная РНК (мРНК), транспортная РНК (тРНК) и рибосомная РНК (рРНК). Эти РНК выполняют различные функции и могут быть в целом классифицированы как кодирующие белки или некодирующие РНК. Некодирующие РНК играют важную роль в регуляции экспрессии генов в ответ на изменения в развитии и окружающей среде. Некодирующими РНК в прокариотах можно манипулировать для разработки более эффективных антибактериальных препаратов для использования человеком или животными.

РНК выполняет разнообразные, но кооперативные функции

Центральная догма молекулярной биологии гласит, что ДНК содержит информацию, кодирующую белки, а РНК использует эту информацию для прямого синтеза белка.

Матричная РНК (мРНК) — это белок-кодирующая РНК. Он состоит из кодонов — последовательностей из трех нуклеотидов, которые кодируют определенную аминокислоту. Транспортная РНК (тРНК) и рибосомная РНК (рРНК) являются некодирующими РНК. тРНК действует как молекула-адаптер, которая считывает последовательность мРНК и размещает аминокислоты в правильном порядке в растущей полипептидной цепи. рРНК и другие белки составляют рибосому — место синтеза белка в клетке. Во время трансляции рибосомы перемещаются по цепи мРНК, где они стабилизируют связывание молекул тРНК и катализируют образование пептидных связей между аминокислотами. Таким образом, различные типы РНК выполняют специфические, но комплементарные функции во время синтеза белка.

Некодирующие РНК у эукариот регулируют экспрессию генов

Некодирующие РНК, отличные от тРНК и рРНК, первоначально считались «геномным мусором», поскольку они не кодировали белки. Тем не менее, их роль в регулировании экспрессии генов была обнаружена за последние несколько десятилетий и продолжает широко исследоваться. Исходя из их длины, некодирующие РНК можно классифицировать как малые регуляторные РНК (< 100 нуклеотидов) или длинные некодирующие РНК (> 200 нуклеотидов).

Как малые регуляторные РНК, так и длинные некодирующие РНК регулируют экспрессию генов, изменяя различные стадии транскрипции и трансляции. Некодирующие РНК влияют на сплайсинг мРНК — удаление некодирующих сегментов и присоединение к последовательностям, кодирующим белки. Таким образом, они контролируют образование различных вариантов белка из одного гена. Малые регуляторные РНК, такие как микроРНК (микроРНК) и малые интерферирующие РНК (миРНК), связываются с комплементарными последовательностями мРНК и ингибируют синтез белка либо блокируя доступ механизма трансляции к мРНК, либо разрушая саму мРНК. Длинные некодирующие РНК взаимодействуют и рекрутируют ферменты, которые химически модифицируют ДНК и гистоны — белки, которые помогают упаковать ДНК в ядро — для активации или подавления транскрипции.