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RNA 与 DNA 的不同之处
- RNA 骨架含有核糖,而不是 2’-脱氧核糖,在核糖的 2 号位置上是一个 OH。
- RNA 中尿嘧啶取代了胸腺嘧啶，通常是单链。
- RNA 可以自身折叠形成局部双螺旋,具有非沃森克里克碱基配对,而不是 DNA 那种长的、规则的螺旋形式。
- RNA 可折叠成复杂的三级结构,常折叠成包括不规则的碱基配对的复杂的三级结构。
- RNA 可以是酶。(这一点为功能上不同)
RNA 的种类与功能
- mRNA 是从基因到蛋白质合成的媒介;
- tRNA 作为 mRNA 上密码子与氨基酸的接头分子;
- rRNA 是核糖体的组成部分;
- siRNA 或 miRNA 还是一种调节分子,通过和 mRNA 互补序列的结合对翻译过程进行调控;
- 还有一些 RNA(包括组成核糖体的一种结构 RNA)是在细胞中催化一些重要反应的酶,如 RNAse P;
- RNA 是某些病毒的遗传物质;
- snRNA 在 RNA 剪接过程中,在剪接体内发挥作用,识别内含子与外显子交界处的特异序列,可能直接参与催化了剪接过程。
一些 RNA 的结构与功能
RNA 的结构一般以单链形式存在,在局部可形成双螺旋结构,呈茎环或发卡结构。RNA 是 AMP、GMP、CMP、UMP 通过 3,-5,磷酸二酯键形成的线性多聚体,组成 RNA 的是核糖,碱基中 RNA 的 U 替代 DNA 中的 T,此外,RNA 还有一些稀有碱基。
mRNA 的结构与功能
真核生物 mRNA 的一级结构都是单顺反子,有 5,端帽子和 3,端 poly A 结构,原核 mRNA 是多顺反子,由先导区、插入序列、编码区和末端序列组成,没有 5,端帽子和 3,端 polyA 结构。 mRNA 的功能是把 DNA 上的遗传信息精确无误地转录下来,然后再由 mRNA 的碱基序列决定蛋白质的氨基酸顺序，完成基因表达过程中的遗传信息传递过程。
tRNA 的结构与功能
tRNA 通常由 73-93 个核苷酸组成,含有较多的稀有碱基,3,末端为 CCA-OH,用来接收活化的氨基酸,5,端大多为 G 或 C。tRNA 二级结构为三叶草型,三级结构为倒 L 型。 tRNA 是具有携带并转运氨基酸功能的一类小分子核糖核酸,其功能是携带氨基酸进入核糖体,在 mRNA 指导下合成蛋白质。
rRNA 的结构与功能
rRNA 是细胞中含量最多的 RNA,rRNA 单独存在时不执行其功能,它与多种蛋白质结合成核糖体,为蛋白质提供场所。
RNA 链自身折叠形成局部双螺旋，类似 A-DNA
RNA 螺旋互补序列间形成的碱基配对区,有多种茎-环结构
Psuedoknot:
假结(pseudoknot):除此 RNA 相邻螺旋互补序列间形成碱基配对区外，碱基配对也可以发生在不相邻(不连续)序列中,形成假节。
非 Watson-Crick 配对的 G 配对
G 配对之间有两个氢键,这一额外的非 W-C 配对使得 RNA 更易于形成双螺旋结构, RNA 自我配对能力增强，常出现局部碱基配对，形成双螺旋结构。
双螺旋 RNA 类似于?-DNA 的结构
RNA 骨架上 2’-OH 的存在阻止 RNA 形成 B 型螺旋,因此双螺旋 RNA 更类似于 A-DNA 的结构:它的小沟宽且浅,没有序列特异性信息;它的大沟狭且深,与它相互作用的蛋白质的氨基酸侧链难以接近它,因此 RNA 不适合与蛋白质进行序列特异性的相互作用,一般来说是非特异性的。
RNA 可折叠成复杂的三级结构
RNA 骨架上没有配对的区域可以不受限制地自由旋转。但 RNA 常常折叠成包括不规则碱基配对的复杂三级结构，如 tRNA 中的三碱基对以及碱基与骨架的相互作用。
一些 RNA 可以是酶类
核酶(ribozyme):是指一类具有催化功能的 rna 分子，通过催化靶位点 rna 链中磷酸二酯键的断裂，特异性地剪切底物 rna 分子，从而阻断基因的表达。其催化功能与其空间结构有密切关系，目前已知的核酶包括 rnasep 和锤头状核酶等。
rnase p:是最早发现的核酶之一,它是一种内切核糖核酸酶,由 rna 和蛋白质组成,但起催化作用的只有 rna,蛋白质组分中和了 rna 上的负电荷,使 rnasep 可与带负电的底物有效结合,从而促进反应进行。参与从大的 rna 前体生成 trna 的过程，它可以特异地剪切 rna 前体 5’端的前导片段，进而形成成熟的、有功能的 trna。
生命是否起源于 RNA 世界?
核糖体中负责形成肽键的组分肽酰转移酶是 RNA,作用于 P 中心或 C 中心的核酶的发现表明,生命可能起源于 RNA
考点补充
DNA 比 RNA 稳定原因
- RNA 的磷酸酯键容易被碱水解，而 DNA 的磷酸酯键不易水解。
- DNA 是双螺旋结构，两条链之间存在氢键作用力，且碱基对平面之间具有堆积力，维持 DNA 稳定性。
- 双螺旋结构相邻碱基对之间的距离为 0.34nm,而嘌呤环和嘧啶环的范德华力半径刚好为 0.17nm,因此范德华力加强疏水作用。
- RNA 的比 DNA 的更加活跃，故更不稳定。
前沿-lncRNA
长链非编码 RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)是指长度超过 200 个核苷酸的一类 RNA 分子，它们不编码蛋白质，但在基因表达调控中发挥着重要作用。lncRNA 可通过多种机制影响基因转录、剪接、翻译及表观遗传修饰，参与细胞分化、发育、疾病等多种生物学过程。
作用机制:
- 编码蛋白的基因上游启动子区转录，干扰下游基因的表达；
- 抑制 RNA 聚合酶 II 或者介导染色质重构以及组蛋白修饰，影响下游基因的表达
- 与编码蛋白基因的转录本形成互补双链，干扰 mRNA 的剪切，形成不同的剪切形式
- 与编码蛋白基因的转录本形成互补双链，在 Dicer 酶的作用下产生内源性 siRNA
- 与特定蛋白质结合, lncRNA 转录本可调节相应蛋白的活性
- 作为结构组分与蛋白质形成核酸蛋白质复合体
- 结合到特定蛋白质上，改变该蛋白质的细胞定位
- 作为小分子 RNA(如 miRNA, piRNA) 的前体分子
请简述三种 RNA 在蛋白质生物合成中的作用(2015)
mRNA（信使 RNA）：mRNA 是蛋白质合成的直接模板。它通过转录过程从 DNA 的基因中复制而来，携带着编码蛋白质氨基酸序列的信息。mRNA 上的信息以三联体密码子的形式存在，每个密码子由三个连续的核苷酸组成，应于一个特定的氨基酸。在蛋白质合成的翻译阶段，mRNA 的密码子序列被读取，指导 tRNA 将相应的氨基酸送至核糖体，形成特定的蛋白质序列。
tRNA（转运 RNA）：tRNA 是蛋白质合成过程中的氨基酸搬运工。每个 tRNA 分子可以特异性地结合一个氨基酸，并将其运送到正在合成蛋白质的核糖体上。tRNA 的 3’末端通过酯键携带一个特定的氨基酸，而其 5’端有一个反密码子区域，该区域可以识别 mRNA 上的密码子。当 tRNA 上的反密码子与 mRNA 上的密码子配对时，它携带的氨基酸被添加到正在增长的多肽链上。
rRNA（核糖体 RNA）：rRNA 是构成核糖体的主要成分之一，核糖体是蛋白质合成的工厂，负责实际的氨基酸聚合。核糖体由 rRNA 和蛋白质组成，分为大亚基和小亚基。rRNA 在核糖体的结构和功能中起着核心作用，它不仅提供核糖体的结构框架，还参与催化肽键的形成，即转肽作用，这是蛋白质合成过程中的关键步骤。核糖体通过 rRNA 的活 性位点将氨基酸链延伸，最终形成成熟的蛋白质。