نقل RNA

ال نقل RNA هو عبارة عن رنا قصير السلسلة ، ويتكون من 70 إلى 95 قاعدة نووية ، ومن منظور ثنائي الأبعاد ، له بنية تشبه البرسيم مع 3 إلى 4 حلقات.

لكل من الأحماض الأمينية الـ 20 المعروفة ، يوجد ما لا يقل عن نقل واحد من الحمض النووي الريبي (RNA) يمكنه تناول "حمضه الأميني" من العصارة الخلوية وإتاحته للتخليق الحيوي لبروتين على ريبوسوم من الشبكة الإندوبلازمية.

ما هو نقل الحمض النووي الريبي؟

إن نقل الحمض النووي الريبي المعروف دوليًا باسم الحمض الريبي النووي النقال باختصار ، يتكون من حوالي 75 إلى 95 قاعدة نووية ، وفي عرض الخطة ثنائية الأبعاد ، تذكرنا ببنية تشبه ورقة البرسيم بثلاث حلقات غير قابلة للتغيير وواحدة متغيرة وجذع متقبل للحمض الأميني.

في البنية الثلاثية الأبعاد ، يكون جزيء الحمض النووي الريبي (tRNA) أشبه بالشكل L ، حيث تتوافق الساق القصيرة مع الجذع المستقبلي والساق الطويلة مع حلقة anticodon. بالإضافة إلى النوكليوسيدات الأربعة غير المتغيرة أدينوزين ويوريدين وسيتيدين وجوانوزين ، والتي تشكل أيضًا اللبنات الأساسية للحمض النووي والحمض النووي الريبي ، يتكون جزء من الحمض الريبي النووي النقال من ستة نيوكليوسيدات معدلة ليست جزءًا من الحمض النووي والحمض النووي الريبي. والنيوكليوسيدات الإضافية هي ديهيدروريدين ، إينوزين ، ثيوريدين ، بسودوريدين ، N4-أسيتيل سيتيدين وريبوثيميدين.

في كل فرع من فروع الحمض النووي الريبي ، تتشكل القواعد النووية المقترنة بأقسام مزدوجة تقطعت بهم السبل مماثلة للحمض النووي. يمكن لكل الحمض النووي الريبي (tRNA) تناول 20 نوعًا من الأحماض الأمينية البروتينية المعروفة ونقلها إلى الشبكة الإندوبلازمية الخشنة للتخليق الحيوي وإتاحتها هناك. وفقًا لذلك ، يجب أن يتوفر على الأقل نقل RNA متخصص لكل حمض أميني بروتيني. في الواقع ، هناك أكثر من tRNA متاح لبعض الأحماض الأمينية.

الوظيفة والتأثير والمهام

تتمثل المهمة الرئيسية لنقل الحمض النووي الريبي في السماح لحمض أميني بروتيني معين من العصارة الخلوية بالالتصاق على متقبل الأحماض الأمينية ، ونقله إلى الشبكة الإندوبلازمية وإرفاقه هناك عبر رابطة الببتيد إلى مجموعة الكربوكسي من الحمض الأميني الذي تم ترسيبه أخيرًا ، بحيث يمكن ربط البروتين المتكون. ممتد بحمض أميني واحد.

ثم يكون الحمض الريبي النووي النقال التالي جاهزًا مرة أخرى لتخزين الحمض الأميني "الصحيح" وفقًا للتشفير. العمليات تعمل بسرعة عالية. في حقيقيات النوى ، بما في ذلك الخلايا البشرية ، تطول سلاسل البولي ببتيد بحوالي 2 من الأحماض الأمينية في الثانية أثناء تخليق البروتين. يبلغ متوسط ​​معدل الخطأ حوالي حمض أميني واحد لكل ألف. هذا يعني أنه تم فرز كل ألف حمض أميني تقريبًا بشكل غير صحيح أثناء تخليق البروتين. من الواضح ، في سياق التطور ، أن معدل الخطأ هذا قد استقر كأفضل حل وسط بين إنفاق الطاقة الضروري وتأثيرات الخطأ السلبي المحتملة.

تحدث عملية تخليق البروتين في جميع الخلايا تقريبًا أثناء النمو ولدعم بقية عملية التمثيل الغذائي. يمكن للحمض النووي الريبي أن يؤدي مهمته المهمة ووظيفته في اختيار ونقل بعض الأحماض الأمينية فقط إذا كان mRNA (الرنا المرسال) قد صنع نسخًا من الأجزاء الجينية المقابلة من الحمض النووي. يتم ترميز كل حمض أميني بشكل أساسي من خلال تسلسل ثلاث قواعد نووية ، الكودون أو الثلاثي ، بحيث تكون القواعد النووية الأربعة الممكنة رياضياً 4 أس 3 يساوي 64 احتمالاً. ومع ذلك ، نظرًا لوجود 20 حمضًا أمينيًا بروتينيًا فقط ، يمكن استخدام بعض ثلاثة توائم للتحكم كرموز بداية أو نهاية. أيضًا ، يتم ترميز بعض الأحماض الأمينية بعدة توائم مختلفة.

هذا له ميزة أنه يتم تحقيق تحمل خطأ معين تجاه الطفرات النقطية ، لأن التسلسل غير الصحيح للشفرة يحدث لتشفير نفس الحمض الأميني أو لأن حمض أميني له خصائص مماثلة يتم دمجه في البروتين ، بحيث يكون البروتين المركب في كثير من الحالات خاليًا من الأخطاء في النهاية أو وظائفه محدودة بعض الشيء.

التعليم والوقوع والخصائص والقيم المثلى

توجد RNAs المنقولة في جميع الخلايا تقريبًا بكميات مختلفة وتركيبات مختلفة. يتم ترميزها مثل البروتينات الأخرى. الجينات المختلفة مسؤولة عن مخططات الحمض الريبي النووي النقال الفردية. يتم نسخ الجينات المسؤولة في نواة الخلية في كاريوبلازم ، حيث يتم أيضًا تصنيع ما يسمى بالسلائف أو ما قبل الحمض الريبي النووي النقال قبل نقلها عبر الغشاء النووي إلى العصارة الخلوية.

فقط في العصارة الخلوية للخلية توجد pre-tRNAs ، عن طريق تضفير ما يسمى الإنترونات ، وهي متواليات أساسية ليس لها وظيفة على الجينات ويتم نقلها فقط ، ولكن يتم نسخها على أي حال. بعد مزيد من خطوات التنشيط ، يتوفر الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) لنقل حمض أميني معين. تلعب الميتوكوندريا دورًا خاصًا لأن لديها الحمض النووي الريبي الخاص بها ، والذي يحتوي أيضًا على الجينات التي تحدد الحمض النووي الريبي وراثيًا لاحتياجاتها الخاصة. يتم تصنيع الحمض الريبي النووي النقال للميتوكوندريا داخل الخلايا الميتوكوندريا.

بسبب المشاركة العالمية تقريبًا من RNAs المختلفة للنقل في تخليق البروتين وبسبب تحويلها السريع ، لا يمكن إعطاء قيم تركيز مثلى أو قيم مرجعية ذات حدود عليا ودنيا. يعد توافر الأحماض الأمينية المقابلة في العصارة الخلوية والإنزيمات الأخرى القادرة على تنشيط الحمض الريبي النووي النقال مهمًا لوظيفة الحمض النووي الريبي.

الأمراض والاضطرابات

تكمن أكبر المخاطر التي قد تؤدي إلى تعطيل وظيفة نقل الحمض النووي الريبي في نقص إمدادات الأحماض الأمينية ، وخاصة نقص الأحماض الأمينية الأساسية ، التي لا يستطيع الجسم تعويضها بالأحماض الأمينية الأخرى أو بمواد أخرى.

فيما يتعلق بالاضطرابات الحقيقية في وظيفة الحمض النووي الريبي ، يكمن الخطر الأكبر في الطفرات الجينية ، التي تتدخل في نقاط معينة في معالجة نقل الحمض النووي الريبي ، وفي أسوأ الحالات ، تؤدي إلى فشل وظيفي في جزيء الحمض النووي الريبي المقابل. يعتبر الثلاسيميا ، فقر الدم الذي يُنسب إلى طفرة جينية في إنترون 1 ، مثالاً على ذلك. تؤدي الطفرة الجينية في الجين التي ترمز إلى intron 2 أيضًا إلى نفس الأعراض. نتيجة لذلك ، يتم تقييد تخليق الهيموجلوبين بشدة في كريات الدم الحمراء ، بحيث يحدث إمداد غير كافٍ من الأكسجين.