Wstęp do RNA

Kwas rybonukleinowy, czyli RNA, to fascynująca cząsteczka. I nie jest to tylko moja osobista fascynacja. W tym roku zajmującym się nią naukowcom przypadła i nagroda Nobla z chemii (za badania nad transkrypcją czyli narodzinami RNA dla Rogera D. Kornberga), i z medycyny i fizjologii (otrzymali ją Andrew Z. Fire i Craig C. Mello za RNAi czyli sposób niszczenia niektórych niepotrzebnych RNA). W przeciwieństwie do DNA RNA nie zawiera deoksyrybozy, tylko rybozę, a zasady, które go budują to adenina, cytozyna, guanina i uracyl (w DNA jest to niemal zawsze tymina). Czasem zasady te mogą ulegać modyfikacji. RNA jest zazwyczaj jednoniciowy (dwuniciowy bywa np. jako materiał genetyczny wirusów RNA). Jednak nić RNA może się zwijać i tworzyć wiązania między zasadami położonymi w różnych miejscach tej samej nici (parowanie zasad). Niektóre cząsteczki RNA mogą działać jak enzymy i katalizować pewne reakcje chemiczne (Nobel dla T. Cecha). Istotną rolę pełni w tych procesach ich struktura przestrzenna. Takie działające jak enzymy cząsteczki RNA nazywa się rybozymami.

Po co jest RNA? Informacja genetyczna zawarta w DNA opisuje, z czego zbudowane są organizmy, oraz co robić, żeby ten organizm powstał i działał. Instrukcje dotyczące cegiełek – białek – są kopiowane na mRNA w procesie zwanym transkrypcją. Następnie na podstawie matrycy mRNA w procesie translacji budowane jest białko. Kodujące białka mRNA (po angielsku “posłaniec RNA”, po polsku matrycowe) to tylko jeden z rodzajów RNA, jakie można znaleźć w komórce. Reszta to niekodujące RNA, w tym rRNA (rybosomalne) i tRNA (transferowe) – oba biorą udział w produkcji białek. Reszta niekodującego RNA pełni rozmaite funkcje regulatorowe, np. wycina kawałki mRNA, bierze udział w modyfikacji zasad, albo zatrzymuje translację powodując degradację mRNA.

Ponieważ RNA może być nośnikiem informacji, a równocześnie działać jak enzym, niektórzy uważają, że to od niego zaczęło się życie. Kandydat na “pierwszego replikatora” powinien być zdolny do samopowielania się i do ewolucji. A skoro do ewolucji, to powielanie nie może produkować identycznych kopii (mutacje!), a wśród potomstwa powinny wystąpić różnice w tempie powielania (dobór naturalny!). Czy rzeczywiście wszystko zaczęło się od RNA? Hipoteza ma kilka wad – RNA jest dość delikatne, replikacja nie jest dostatecznie wierna, nie udało się udowodnić, że w panujących wówczas warunach mógł powstać polimer… Cały czas się o tym dyskutuje, niektórzy sugerują, że pierwszy był PNA – peptydowy kwas nukleinowy (Nielsen 1993) albo jakieś inne cząsteczki, inni szukają środowiska, w którym RNA mogłoby odizolować się od warunków zewnętrznych na tyle, żeby złożyć się w długą nić i w spokoju poewoluować (Biondi i in. 2006).