חומצה ריבונוקלית

ה חומצה ריבונוקלית יש מבנה דומה לחומצה deoxyribonucleic (DNA). עם זאת, כמוביל מידע גנטי הוא ממלא רק תפקיד כפוף. כמאגר מידע, הוא משמש בין היתר כמתרגם ומשדר של הקוד הגנטי מ- DNA לחלבון.

מהי חומצה ריבונוקלאית?

חומצה ריבונוקליאית מקוצרת בשפה האנגלית וגרמנית גם כ RNA יָעוּדִי. המבנה שלו דומה לזה של ה- DNA (חומצה deoxyribonucleic). לעומת ה- DNA, לעומת זאת, זה מורכב רק מגדול אחד. משימתם היא בין היתר העברת והתרגום של הקוד הגנטי בסינתזה חלבונית.

עם זאת, ה- RNA מתרחש בצורות שונות וממלא גם משימות שונות. למולקולות RNA קצרות יותר אין קוד גנטי כלל, אך הן אחראיות להובלת חומצות אמינו מסוימות. חומצה ריבונוקלאית אינה יציבה כמו DNA מכיוון שאין לה תפקוד אחסון לטווח הארוך לקוד הגנטי. במקרה של mRNA, למשל, הוא משמש רק כמאגר עד להשלמת ההעברה והתרגום.

אנטומיה ומבנה

חומצה ריבונוקלאית היא שרשרת המורכבת מרוב נוקלאוטידים. הנוקלאוטיד מורכב מחיבור בין שאריות פוספט, סוכר ובסיס חנקן. בסיסי החנקן אדנין, גואנין, ציטוזין ואורציל נקשרים כל אחד לשאריות סוכר (ריבוז). הסוכר מנוצר בתורו בשני מקומות עם שאריות פוספט ויוצר עימו גשר.

בסיס החנקן נמצא במצב הפוך מהסוכר. שאריות סוכר ופוספט מתחלפות ויוצרות שרשרת. בסיסי החנקן אינם קשורים אפוא ישירות זה לזה, אלא יושבים בצד הסוכר. שלושה בסיסי חנקן ברציפות נקראים שלישות ומכילים את הקוד הגנטי לחומצה אמינית ספציפית. כמה שלשות בשורה מקודדות פוליפפטיד או שרשרת חלבון.

בניגוד ל- DNA, הסוכר מכיל קבוצת הידרוקסיל במצב 2 'במקום אטום מימן. בנוסף, תימין בסיס החנקן מחליף אורציל ב- RNA. בגלל סטיות כימיות קטנות אלה, ה- RNA, בניגוד ל- DNA, הוא בדרך כלל רק חד-גדילי. קבוצת ההידרוקסיל בריבוז גם מבטיחה שחומצה ריבונוקלאית אינה יציבה כמו DNA. ההרכבה והפירוק חייבים להיות גמישים מכיוון שהמידע שיועבר משתנה ללא הרף.

פונקציה ומשימות

חומצה ריבונוקלאית ממלאת מספר משימות. כזיכרון לטווח הארוך של הקוד הגנטי, הוא בדרך כלל לא בא בחשבון. רק בנגיפים מסוימים ה- RNA משמש כמוביל למידע גנטי. אצל שאר היצורים החיים משימה זו משתלטת על ידי ה- DNA. ה- RNA מתפקד, בין היתר, כמשדר ומתרגם של הקוד הגנטי בסינתזה חלבונית.

ה- mRNA אחראי לכך. בתרגום, mRNA פירושו RNA של שליח או RNA של שליח. הוא מעתיק את המידע על גן ומעביר אותו לריבוזום, שם מסונתז חלבון באמצעות מידע זה. שלושה נוקליאוטידים סמוכים יוצרים מה שמכונה קודון, המייצג חומצה אמינית מסוימת. באופן זה נבנית בהדרגה שרשרת פוליפפטיד של חומצות אמינו. חומצות האמינו האישיות מועברות לריבוזום באמצעות ה- tRNA (העברת RNA). ה- tRNA מתפקד אפוא כמולקולת עזר בסינתזה חלבונית. כמולקולת RNA אחרת, rRNA (ribosomal RNA) מעורב במבנה של הריבוזומים.

דוגמאות נוספות הן ה- asRNA (אנטי-סנס RNA) לוויסות ביטוי הגנים, ה- hnRNA (RNA גרעיני הטרוגני) כמבשר ל mRNA בוגר, ריבועי הסדרה לוויסות גנים, הריבוזימים לקטליזה של תגובות ביוכימיות ורבים נוספים. אסור שמולקולות ה- RNA צריכות להיות יציבות מכיוון שיש צורך בתמלולים שונים בזמנים שונים. נוקליאוטידים או אוליגומרים מפוצלים משמשים כל העת לסינתזה החדשה של RNA. על פי ההשערה העולמית RNA של וולטר גילברט, מולקולות ה- RNA היוו את מבשרי כל האורגניזמים. גם כיום הם הנשאים היחידים של הקוד הגנטי של נגיפים מסוימים.

מחלות

בקשר למחלות, חומצות ריבונוקליאיות ממלאות תפקיד ככל שנגיפים רבים RNA בלבד כחומר הגנטי שלהם. בנוסף לנגיפי DNA, ישנם גם וירוסים עם RNA יחיד או כפול גדילי. מחוץ לאורגניזם חי, נגיף אינו פעיל לחלוטין. אין לו מטבוליזם משלו. עם זאת, אם נגיף בא במגע עם תאי גוף, המידע הגנטי של ה- DNA או ה- RNA שלו מופעל. הנגיף מתחיל להכפיל את עצמו בעזרת האברונים של התא המארח.

התא המארח מתוכנת מחדש על ידי הנגיף לייצור רכיבי נגיף בודדים. החומר הגנטי של הנגיף נכנס לגרעין התא. שם הוא משולב ב- DNA של התא המארח, כאשר כל הזמן נוצרים נגיפים חדשים. הנגיפים מופרשים מהתא. התהליך חוזר על עצמו עד שהתא מת. במקרה של נגיפי RNA, המידע הגנטי של ה- RNA מועבר ל- DNA תוך שימוש בתמלול הפוך אנזים. וירוסים רטרו הם סוג מיוחד של נגיפי RNA. לדוגמה, נגיף ה- HI הוא אחד מנגיף הרטרו. גם בנגיפים רטרו, תעתיק הפוך האנזים מבטיח העברת המידע הגנטי של ה- RNA החד-גדילי ל DNA של התא המארח.

נוצרים נגיפים חדשים העוזבים את התא מבלי להיהרס. כל הזמן נוצרים נגיפים חדשים התוקפים ללא הפסקה תאים אחרים. וירוסים רטרו רגישים מאוד למוטציה ולכן קשה להילחם בהם. שילוב של מספר מרכיבים כמו מעכבי טרנסקריפטאז הפוך ומעכבי פרוטאז משמש לטיפול.