לדלג לתוכן

RNA

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
(הופנה מהדף DsRNA)
הסליל החד גדילי של ה-mRNA המכונה גם RNA שליח. סגול - אטום פחמן, לבן - אטום מימן, אדום - חמצן, צהוב - חנקן
מבנה מולקולת ה-RNA. קבוצות הזרחה באדום-כתום, הריבוז בירוק, והבסיסים החנקנים בירוק-כחול
צילום של RNA שהופק מתאי DA3 (סרטן בלוטת החלב של עכברים). ה-RNA הורץ באלקטרופורזה והופרד לפי גודל. ניתן לראות שתי תת-היחידות של rRNA, ובאופן מעומעם את מולקולות ה-tRNA. בגלל השונות הרבה בגודל מולקולות ה-mRNA מולקולות אלו אינן יוצרות פס

RNA (ראשי תיבות באנגלית של ribonucleic acid, חומצה ריבונוקלאית; בתעתוק לעברית: רנ"א. לעיתים גם אר-אן-איי) היא מולקולה פולימרית, המורכבת מיחידות של נוקלאוטידים. ל-RNA תפקיד מרכזי במגוון תהליכים ביולוגים, בתהליכי תורשה, ביטוי ותרגום של המידע הגנטי. בחלק מהנגיפים הגנום כולו מקודד במולקולות RNA.

תאוריות מודרניות משערות כי ה-RNA היה ראשון החומרים התורשתיים.

מבנה ה-RNA

[עריכת קוד מקור | עריכה]

מולקולת ה-RNA היא שרשרת נוקליאוטידים, המורכבים מבסיסים חנקניים, מזרחה ומהסוכר ריבוז. ההבדל בין הפולימרים בא לידי ביטוי במבנה הבסיס החנקני. מולקולות RNA מורכבות מארבעה סוגי בסיסים: אדנין (A), ציטוזין (C), גואנין (G) ואורציל (U), זאת בשונה ממולקולת DNA שבה יש תימין (T) במקום אורציל.

בניגוד למבנה הגדיל הכפול, האופייני בדרך כלל למולקולות DNA, לרוב RNA מצוי בטבע במבנה של גדיל בודד. עם זאת, גם ב-RNA ייתכן זיווג בסיסים, מה שמביא להיווצרות מבנים שניוניים בגדיל. כאשר שרשרת ה-RNA מתקפלת למבנים לולאתיים כתוצאה מזיווג הבסיסים בגדיל הבודד. למבנים שניוניים אלה תפקידים חשובים, בין השאר בבקרת השעתוק והתרגום.

בחלק מנגיפי ה-RNA, החומר הגנטי הוא RNA במבנה דו-גדילי (dsRNA).

RNA היא מולקולה לא יציבה בעלת זמן מחצית חיים קצר יחסית, שלא כמו DNA. הסיבה לכך נעוצה במבנה של שלד ה-RNA. בעוד שב-DNA בעמדה 2' שעל הריבוז יש מימן בלבד, ב-RNA נמצאת קבוצות כוהל המגיבה בקלות עם הזרחן שבשלד ה-RNA (ראו תרשים). קבוצת הכהל תוקפת את הזרחן בתגובה מסוג התמרה נוקלאופילית אינטרא-מולקולרית (תוך מולקולרית) אשר גורמת לפירוק הקשר הפוספו דיאסטרי המחבר את שרשרת ה-RNA. חוסר היציבות הזה גורם למחקר על ה-RNA להיות קשה יותר.

תפקידי ה-RNA

[עריכת קוד מקור | עריכה]

ל-RNA מגוון של תפקידי בתהליכי יסוד בביולוגיה, וביניהם:

תעתוק

[עריכת קוד מקור | עריכה]
ערך מורחב – שעתוק (ביולוגיה)

המידע המקודד ב-DNA משמש ליצירת רצף RNA משלים, בתהליך הנקרא "תעתוק" או "שעתוק". בהמשך מולקולת ה-RNA הנושאת את המידע הגנטי נודדת לריבוזום ומתורגמת לחלבון.

לעיתים קרובות, מולקולת ה-RNA המתועתקת עוברת שחבור חליפי (חיתוך ועריכה מחדש) לפני התרגום.

תרגום לחלבון

[עריכת קוד מקור | עריכה]
ערך מורחב – תרגום (ביולוגיה)

ה-RNA מתורגם לחלבון במבנה הריבוזום שבעצמו מורכב ממולקולת RNA לא מקודדות (rRNA). במהלך יצירת החלבון מוצמדת חומצת אמינו לכל קודון באמצעות מולקולת tRNA ליצירת הפולימר החלבוני.

שכפול DNA

[עריכת קוד מקור | עריכה]
ערך מורחב – שכפול DNA

במהלך שכפול ה-DNA, מסונתזות מולקולות RNA קצרות המשמשות כתחל (פריימר), הנקשר לקצה הגדיל ומאפשר את התחלת סינתזת ה-DNA על ידי האנזים DNA פולימראז. התחל מפורק לאחר שהשלים את תפקידו.

תפקידים אנזימטיים ובקרת תעתוק

[עריכת קוד מקור | עריכה]

ריבוזים הם מולקולות RNA המתפקדות כזרז (קטליזטור) בדומה לאנזימים. נמצא שלמולקלות RNA לא מקודדות יש גם תפקיד בבקרת תעתוק.

החומר הגנטי בנגיפי RNA

[עריכת קוד מקור | עריכה]
ערך מורחב – נגיף RNA

בנגיפים שונים משמש ה-RNA כחומר תורשתי, והם אינם מכילים DNA. ה-RNA בנגיפים עשוי להיות ליניארי או מעגלי, חד-גדילי או דו-גדילי. בחלק מהנגיפים, כדוגמת נגיפי השפעת, הגנום מצוי על מספר מקטעים נפרדים של RNA. ברטרו-וירוסים הווירוס שחודר לתא, יוצר העתק DNA של גנום ה-RNA בתהליך של תעתוק לאחור, ה-DNA המתועתק משתלב בגנום של הפונדקאי, והגנים שב-DNA מתועתקים ל-RNA ומתורגמים לחלבונים ויראליים.

סוגי RNA עיקריים

[עריכת קוד מקור | עריכה]

ה-RNA בתא מחולק לכמה סוגים, לפי פעילותו או תפקידו.

  • mRNA (קיצור של Messenger RNA) – מולקולת RNA המכילה את המידע שהיה קיים בגן מסוים ב-DNA והדרוש ליצירת חלבון מסוים. על פי הדוגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית, רצף ספציפי ב-DNA מקודד לחלבון ספציפי, או מספר חלבונים. ה-mRNA הוא השליח הנושא את המידע שב-DNA לצורך תרגומו לחלבון.
  • ncRNA (קיצור של non-coding RNA) – מולקולות RNA שאינן מקודדות לחלבון הנפוצות בתא. מולקולות אלו מחולקות לסוגים שונים על פי אופיין והפעילויות הביולוגיות בהן הן מעורבות, כמו תהליכי התרגום, עריכת הרנ"א, השחבור, הבקרה על ביטוי הגנים, הגנה על הגנום ועוד. להלן רשימה חלקית של סוגי ה־RNA:
    • rRNA (קיצור של Ribosomal RNA) – מולקולה המהווה את אבני הבניין של הריבוזומים. RNA ריבוזומלי מהווה כ-80% מכלל ה-RNA ברוב התאים. ה-rRNA מורכב מ-RNA וחלבון כאחד, אך מחקרים הוכיחו כי דווקא ה-RNA מבצע את הפעילות האנזימטית של הריבוזומים - סינתזת חלבונים.
    • tRNA (קיצור של Transfer RNA) – מולקולת עזר בסינתזת החלבונים. תפקיד ה-tRNA הוא להתאים את חומצות האמינו, שהן אבני הבניין של החלבונים, על פי הקוד הגנטי.
    • lncRNA (קיצור של long non-coding RNA) – מולקולות RNA בעלות אורך מוגדל של מעל 200 בסיסים, המבקרות תהליכים רבים ומגוונים בתא.
    • סוג נוסף, הוא snRNA (קיצור של small nuclear RNA), שהן מולקולות RNA קטנות בעלות תפקידים שונים בתא. לא ידוע עליהן הרבה, אך לאחרונה ההכרה בחשיבותן הולכת ומתגברת, וכך גם המחקר עליהן.

מודיפיקציות RNA

[עריכת קוד מקור | עריכה]

מודיפיקציות RNA הן שינויים כימיים בנוקלאוטידים של רוב סוגי ה-RNA. השינויים יכולים להתרחש בבסיס החנקני, בסוכר הריבוז או בקשר המחבר בין הבסיס לריבוז. כיום, מוכרות יותר ממאה מודיפיקציות שעלולות להשפיע על קיפול ה-RNA, על קישור חלבונים, על יציבותו ועל תהליך התרגום. ב-tRNA הן תורמות לקיפול המולקולה ולדיוק בקריאת הקוד הגנטי. ב-rRNA הן מסייעות למבנה הריבוזום ולפעילות שלו. ב-mRNA הן יכולות להשפיע על שחבור התעתיק, על יציבותו, על קצב פירוקו ועל יעילות תרגומו.[1][2]

הבסיס הכימי למודיפיקציות RNA

[עריכת קוד מקור | עריכה]

מודיפיקציות ב-RNA נוצרות בכמה מנגנונים כימיים. אחת המודיפיקציות הנפוצות היא מתילציה שבה אנזים מסוג מתילטרנספראז מוסיף קבוצת מתיל, CH3, לנוקלאוטיד. לרוב, קבוצת המתיל תעבור ממולקולת ה-SAM, אל הבסיס החנקני או לסוכר הריבוז של הנוקלאוטיד. לדוגמה במתילציה של עמדה 6 באדנין, קבוצת המתיל מתווספת לאטום החנקן שבעמדה 6 בבסיס ואילו במתילציית 2’-O היא נקשרת לחמצן שבעמדה 2 בסוכר הריבוז.[1]

מודיפיקציות אחרות משנות את מבנה הבסיס ללא הוספת קבוצה חיצונית. פסאודואורידין, שמתואר בסימן ψ, הוא איזומר של אורידין ומכיל את אותם האטומים, אך הקשר בין הבסיס לריבוז נמצא במיקום שונה. השינוי משפיע על קשרי המימן, האינטראקציה עם מים ועל יציבות המולקולה. די-הידרואורידין נוצר מחיזור של אורידין ומגביר את הגמישות המקומית של המולקולה.[1]

עיבוד ועריכת RNA

[עריכת קוד מקור | עריכה]

מודיפיקציות כימיות נבדלות מעיבוד ומעריכת RNA. עיבוד RNA כולל תהליכים כגון שחבור שמסיר אינטרונים, חיתוך קצוות ה-RNA והוספת זנב פולי A ל-mRNA אאוקריוטי. עריכת RNA משנה את זהות הבסיסים של ה-RNA ולכן גם את רצף התעתיק לאחר יצירתו. לדוגמה, המרת אדנוזין לאינוזין בחלק מה-tRNA נחשבת כעריכת RNA[3]. הגבול בין עריכת ועיבוד RNA למודיפיקציות אינו תמיד חד. דוגמה נוספת היא הוספת ה-"G-Cap" בקצה ה-'5 של mRNA אאוקריוטי שנחשבת לתהליך של עיבוד RNA וגם למודיפיקציה כימית.[4]

מודיפיקציות ועריכת RNA נבחרות ב-RNA מוביל (tRNA) ומיקומן במולקולה
מודיפיקציות ועריכת RNA נבחרות ב-RNA מוביל (tRNA) ומיקומן במולקולה

RNA מוביל (tRNA)

[עריכת קוד מקור | עריכה]

tRNA הוא המולקולה המקשרת בין הקודון שנמצא ב-mRNA לבין חומצת האמינו המתאימה. הוא בעל מבנה דמוי תלתן וכולל אתר לקישור חומצת אמינו בקצה '3 ולולאת אנטי-קודון שמבצעת זיווג בסיסים עם הקודון ב-mRNA במהלך תרגום ה-mRNA לחלבון. על ה-tRNA להתקפל למבנה תלת-ממדי מדויק כדי שיזוהה על ידי האנזים אמינואציל tRNA סינתתז (אנג') שמצרף אליו את חומצת האמינו המתאימה. מבנה תקין נדרש גם לתפקודו בריבוזום במהלך התרגום. מולקולות tRNA מכילות את המגוון הרב ביותר של מודיפיקציות מבין סוגי ה-RNA.[5]

לחלק מהמודיפיקציות תפקיד חשוב בעיצוב מבנה הליבה של ה-tRNA. פסאודואורידין בעמדה 55 המצוי ברוב סוגי ה-tRNA, תורם לייצוב הקיפול, ואילו די-הידרואורידין מגביר את הגמישות המקומית. כך נשמר איזון שבו המבנה נשאר יציב ושומר על צורתו, אך גם בעל גמישות בזמן הטענת חומצת אמינו ותוך כדי המעבר בריבוזום.[6]

שינויים לאחר השעתוק באזור האנטיקודון, בהם מודיפיקציות ועריכת RNA, מעורבים בזיווג הבסיסים עם הקודון שב-mRNA. הנוקלאוטיד שבעמדה 34 מבצע זיווג בסיסים עם העמדה השלישית של הקודון. בעמדה זו קיימת גמישות רבה יותר בזיווג הבסיסים שמאפשרת זיווגי וובל (אנג') (Wobble). לדוגמה, בחלק מה-tRNA אדנוזין בעמדה 34 עובר עריכת RNA לאינוזין, שיכול לבצע זיווג בסיסים עם מספר בסיסים שונים. תופעה זו מאפשרת ל-tRNA אחד לזהות כמה קודונים של אותה חומצת אמינו. מודיפיקציות נלוות מגבירות את דיוק הזיווג ומפחיתות את הסיכוי לזיהוי קודונים שגויים.[3][7]

עמדה 37, הסמוכה לעמדות האנטיקודון, מסייעת לשמור על מסגרת הקריאה בזמן התרגום. ב-tRNA לפרולין בחיידקים קיימת בעמדה זו המודיפיקציה m1G37, אשר מסייעת לו לשמור על מסגרת הקריאה ולייצב את לולאת האנטיקודון. בהיעדר קבוצת המתיל, ה-tRNA עלול לעבור הסטה של נוקלאוטיד אחד ביחס ל-mRNA בקודוני פרולין מסוימים. שינוי זה עלול לגרום להסטת מסגרת הקריאה (frameshift) של ה-mRNA ולגרום לתרגום חלבון לא תקין. ניסויים בחיידקי סלמונלה ו-E. coli הראו כי המודיפיקציה m1G37 מקטינה משמעותית טעויות מסוג זה.[8]

המבנה הבסיסי של tRNA עתיק ושמור בארכאה, אאוקריוטים וחיידקים. עמדות רבות שעוברות מודיפיקציה שמורות לאורך האבולוציה ונושאות מודיפיקציות דומות גם במינים מקבוצות פילוגנטיות מרוחקות. למשל, המודיפיקציה m1G37 קיימת ב-tRNA מסוימים בחיידק Escherichia coli וגם באאוקריוטים כמו השמר Saccharomyces cerevisiae. למרות זאת, המסלולים הכימיים והאנזימים שיוצרים אותם עשויים להשתנות. חיידקים משתמשים באנזים TrmD ליצירת הנוקלאוטיד N1- מתילגואנוזין בעמדה 37 של ה-tRNA, המסומן כ-m1G37. אאוקריוטים וארכאות משתמשים באנזים Trm5, שאינו קרוב אבולוציונית ל-TrmD החיידקי. העובדה ששניהם יוצרים את אותה מודיפיקציה מעידה על חשיבותה הפונקציונלית ומרמז שהמסלול ליצירתה התפתח באופן נפרד כאירוע של אבולוציה מתכנסת.[3]

חשיבותן הפונקציונאלית של מודיפיקציות ב-tRNA לחיי האורגניזם ניכרת גם במחלות באדם: מוטאציה בגן המקודד לאנזים PUS1, הממיר אורידין לפסאודואורידין במספר tRNA ציטוזוליים ומיטוכונדריים עלולה לגרום למחלה הנדירה MLASA (Mitochondrial myopathy, lactic acidosis and sideroblastic anemia). חולים ב-MLASA עלולים לסבול מחולשת שרירים ואנמיה סידרובלסטית, תופעות הקשורות לתפקוד לקוי של המיטוכונדריה. ל-PUS1 יש מספר מולקולות מטרה, ולכן קשה לייחס את המחלה לפגיעה במודיפיקציה בודדת.[9]

סכמה של מודיפיקציות נבחרות בריבוזום החיידקי (70S)
סכמה של מודיפיקציות נבחרות בריבוזום החיידקי (70S)

RNA ריבוזומלי (rRNA)

[עריכת קוד מקור | עריכה]

rRNA הוא מרכיב מרכזי בריבוזום, מכונת התרגום של התא, המורכבת משתי תת-יחידות שונות המכילות rRNA וחלבונים. תת-היחידה הקטנה קושרת את ה-mRNA ובודקת התאמה בין הקודון ב-mRNA לאנטיקודון שב-tRNA. תת היחידה הגדולה מכילה את מרכז פפטידיל טרנספראז (אנג') שמייצר קשרים פפטידיים בין חומצות אמינו ואת שלושת אתרי הקישור ל-tRNA. מכיוון שיצירת הקשר הפפטידי נעשית על ידי rRNA במרכז הפפטידיל-טרנספראז הריבוזום נחשב לריבוזים (ribozyme) והמרכיב הקטליטי שלו הוא RNA.[10]

בשנות ה-60, מחקרים בתאי HeLa חשפו ש-rRNA עובר מתילציות בזמן עיבודו והרכבתו בריבוזום[11]. מחקרי המשך מיפו מודיפיקציות כגון פסאודואורידין, מתילציות בסוכר הריבוז ושינויים בבסיסים חנקניים. המודיפיקציות מרוכזות בסמוך למרכזים תפקודיים חשובים כמו אתר הפענוח, מרכז הפפטידיל-טרנספראז ובנקודות המגע בין תתי היחידות של הריבוזום.[10][12]

האזורים המרכזיים של הריבוזום שמורים היטב בחיידקים, בארכאה ובאאוקריוטים. הרבה מודיפיקציות בסמוך לאזורים פונקציונאליים אלו שמורות אבולוציונית. לעומת זאת, קיימות מודיפיקציות נוספות שייחודיות לקבוצות מסוימות. הריבוזום האאוקריוטי גדול ומורכב יותר, ולרוב מכיל יותר מודיפיקציות מהריבוזום החיידקי. הליבה השמורה משקפת מוצא אבולוציוני משותף ואילו מודיפיקציות ספציפיות משקפות שושלות אבולוציוניות שונות.[10][12]

דרך יצירת המודיפיקציות משתנה בין קבוצות אורגניזמים. ההבדל הניכר ביותר הוא בין חיידקים לבין אאוקריוטים וארכאה. חיידקים משתמשים באנזימים חלבוניים שמזהים ישירות את אתרי המודיפיקציה ומבצעים את השינוי הנדרש. לעומתם, ארכאה ואאוקריוטים לרוב משתמשים במולקולות RNA מנחה בשם snoRNA שמתווכות את התהליך[10][13]. מולקולות ה-snoRNA מבצעות זיווג בסיסים עם ה-rRNA שעתיד לעבור מודיפיקציה ומתווכות את הגעת האנזים המתאים לאתר המודיפיקציה. הקבוצות המרכזיות שיוצרות מודיפיקציות הן H/ACA שמתווכות יצירת פסאודואורידין ו-C/D שמתווכות יצירת מתילציית-O-'2 של הריבוז. דוגמה למודיפיקאציה של rRNA תוארה במיטוכונדריה של חולייתנים. האנזים TRMT61B, הידוע בתור מתילטרנספראז של tRNA, יוצר גם 1-מתילאדנוזין בעמדה 947 של 16S rRNA מיטוכונדרי. מודיפיקציה זו שמורה בכ-90% מהחולייתנים.[10][13][14]

המודיפיקציות משנות את התכונות הכימיות של הנוקלאוטידים וכך גם את מבנה ה-rRNA. מתילציית O-'2 מגבילה את תנועת הריבוז במרחב, ואילו פסאודואורידין משנה את קשרי המימן של הבסיס ואת סידור מולקולות המים מסביבו[1]. מחקרים מבניים של ריבוזומים, ובהם המחקר ממעבדתה של עדה יונת, מראים כי הנוקלאוטידים שעברו מודיפיקציה מצויים באזורי פעילות מרכזיים בתתי היחידות של הריבוזום.[12][15]

דוגמה לכך נמצאת בהליקס מספר 69 ב-23S rRNA, הכולל שלושה אורידינים שמומרים לפסאודואורידין. הליקס זה הוא בעל חשיבות ומשתתף ביצירת גשר בין תתי היחידות ומקיים מגע עם tRNA במהלך התרגום. בחיידקי E. coli, האנזים RluD מתווך את התהליך. הפסאודואורידינים תורמים לגמישות ההליקס וליעילות התרגום. חיידקי E. coli ללא האנזים מראים עיכובי גדילה, בעיות בתת היחידה הגדולה של הריבוזום, בעיות בחיבור תתי היחידות ובעיות בתרגום.[16]

מודיפיקציות רבות ב-rRNA מתרחשות תוך כדי הרכבת תתי היחידות ומסייעות ל-RNA להתקפל נכון ולסמן את שלב ההרכבה שלו. בשמרים, אובדן מודיפיקציה יחידה יהיה לרוב בעל השפעה קלה לעומת איבוד מספר מודיפיקציות סמוכות שעלולות להשפיע על מלאכת הרכבת הריבוזום ועל יעילות התרגום. ממצאים אלו מצביעים על כך שהמודיפיקציות פועלות במשותף.[10]

סכמה של מודיפיקציות נבחרות ב-RNA שליח (mRNA) אאוקריוטי
סכמה של מודיפיקציות נבחרות ב-RNA שליח (mRNA) אאוקריוטי

RNA שליח (mRNA)

[עריכת קוד מקור | עריכה]

mRNA נושא מידע גנטי מה-DNA אל הריבוזום שם הוא מתורגם לחלבון. לרוב, זמן החיים שלו קצר וכך התא יכול לווסת במהירות את ביטוי הגנים. מודיפיקציות של mRNA עשויות להשפיע על אורך החיים, רמת התרגום ועל עיבודו.[17]

המודיפיקציה הבולטת ביותר היא 7-methylguanosine (G-cap) בקצה ה-'5 של mRNA אאוקריוטי. הוספת ה-G-cap מתווכת על ידי מספר אנזימים זמן קצר לאחר תחילת התעתוק. הוא מגן על ה-mRNA מפירוק, מסייע בייצוא מהגרעין, בתהליך השחבור וגם בתחילת התרגום. ה-G-cap הוא הבדל אבולוציוני בולט בין mRNA אאוקריוטי לבין mRNA חיידקי.[17]

ב-1974, מדענים מאוניברסיטת המדינה של מישיגן זיהו נוקלאוטידים שעברו מתילציה גם במרכז ה-mRNA ולא רק בקצה '5[18]. אחת המודיפיקציות הנחקרות ביותר היא מתילציה של חנקן מספר 6 בבסיס אדנין, שכתובה כ-m6A. שני מחקרים תקדימיים בשנת מיפו את תפוצת ה-m6A באלפי תעתיקים של בני אדם ועכברים[19][20]. המחקרים הראו העשרה של m6A בסמוך לקודון העצירה, באזור '3 שאינו מתורגם, ובאקסונים פנימיים ארוכים. המודיפיקציה עלולה להשפיע על יציבות התעתיק, על קצב פירוקו, יעילות תרגומו וכך לווסת את כמות החלבון שנוצר ממנו.[21][22]

ביונקים, רוב מודיפיקציות m6A נוצרות בידי הקומפלקס שכולל את החלבונים METTL3 ו-METTL14[21]. חלבונים אחרים מזהים את המודיפיקציה ומשפיעים על גורל התעתיק. לדוגמה, החלבון YTHDF2 עשוי לעודד את פירוקו של ה-mRNA[22]. בהתאם למיקום המודיפיקציה ולחלבון המזהה, ל-m6A יש מגוון השפעות על שחבור, ייצוא מהגרעין, יציבות ותרגום.[21]

התפוצה והתפקידים של m6A משתנים בין אורגניזמים ובין שלבים התפתחותיים. בשמרים היא נפוצה במהלך המיוזה ואילו בבעלי חיים ובצמחים היא נפוצה יותר בשלבי ההתפתחות. שונות זו מדגימה כיצד מודיפיקציות ב-mRNA יוצרות בקרה נוספת על ביטוי גנים.[21]

במחקר וברפואה

[עריכת קוד מקור | עריכה]

חוסר היציבות של מולקולת ה-RNA מהווה אתגר למחקר המדעי ולדיאגנוזה הרפואית. על מנת לחקור תהליכי שעתוק ומנגנונים אחרים תלויי-RNA, מתעתקים קודם כול מולקולת DNA מקבילה באמצעות האנזים רוורס טרנסקריפטאז, ואת המשך המחקר מבצעים על מולקולת ה-DNA היציבה יותר. כך ניתן לבצע אמפליפיקציה בטכנולוגיית PCR, שאותה לא ניתן לבצע על מולקולת ה-RNA המקורית.

כדי לגרום להשתקת תרגום של גנים מסוימים לצורכי מחקר, משתמשים במולקולת RNA מסונתזת שתיצור זיווג בסיסים עם הקצה של מולקולת ה-mRNA המתועתק ותביא לפירוקה טרם תרגום (RNA interference – RNAi).

במגפת הקורונה, חיסונים של החברות פייזר ומודרנה, המבוססים על מנגנון ה-RNA, היו הראשונים להציג תוצאות חיוביות, ואף טובות יותר מהמקובל בחיסונים הרגילים המבוססים על חיידק מומת או מוחלש, מה שנחשב כפריצת דרך מדעית בעולם הרפואה[23].

השערת עולם ה-RNA

[עריכת קוד מקור | עריכה]
ערך מורחב – השערת עולם ה-RNA

על פי השערת עולם ה-RNA צורות החיים הקדומות ביותר בכדור הארץ היו בנויות בעיקר מ-RNA שמילא הן את תפקיד האנזימים שממלאים בעיקר חלבונים והן את תפקיד החומר התורשתי שממלא היום כמעט לחלוטין ה-DNA. לפי השערה זו, כאשר ה-RNA נעטף בקרום ליפידי, נוצרו התאים החיים הראשונים. עד לפני שנים מעטות סברו החוקרים כי מולקולת ה-RNA משמשת כ-"מולקולת עזר" למיצוי פוטנציאל החומר הגנטי הגלום ב-DNA. עם זאת, בעשורים האחרונים עולה כי למולקולה זו תפקידים נוספים ומהותיים, כגון השתתפות בבקרת תעתוק גנים וקטליזטור בתהליכים שונים. תפקידים אלה ותפקידו של ה-RNA כנשא החומר התורשתי במגוון נגיפים מחזקים את השערת עולם ה-RNA.

ראו גם

[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים

[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים

[עריכת קוד מקור | עריכה]
  1. 1 2 3 4 R. Jordan Ontiveros, Julian Stoute, Kathy Fange Liu, The chemical diversity of RNA modifications, Biochemical Journal 476, 2019-04-30, עמ' 1227–1245 doi: 10.1042/BCJ20180445
  2. ↑ Pietro Boccaletto, Filip Stefaniak, Angana Ray, Andrea Cappannini, Sunandan Mukherjee, Elżbieta Purta, Małgorzata Kurkowska, Niloofar Shirvanizadeh, Eliana Destefanis, Paula Groza, Gülben Avşar, Antonia Romitelli, Pınar Pir, Erik Dassi, Silvestro G Conticello, Francesca Aguilo, Janusz M Bujnicki, MODOMICS: a database of RNA modification pathways. 2021 update, Nucleic Acids Research 50, 2022-01-07, עמ' D231–D235 doi: 10.1093/nar/gkab1083
  3. 1 2 3 Basma El Yacoubi, Marc Bailly, Valérie de Crécy-Lagard, Biosynthesis and Function of Posttranscriptional Modifications of Transfer RNAs, Annual Review of Genetics 46, 2012-12-15, עמ' 69–95 doi: 10.1146/annurev-genet-110711-155641
  4. ↑ Wendy V. Gilbert, Tristan A. Bell, Cassandra Schaening, Messenger RNA modifications: Form, distribution, and function, Science 352, 2016-06-17, עמ' 1408–1412 doi: 10.1126/science.aad8711
  5. ↑ Tsutomu Suzuki, The expanding world of tRNA modifications and their disease relevance, Nature Reviews Molecular Cell Biology 22, 2021-06, עמ' 375–392 doi: 10.1038/s41580-021-00342-0
  6. ↑ Christian Lorenz, Christina Lünse, Mario Mörl, tRNA Modifications: Impact on Structure and Thermal Adaptation, Biomolecules 7, 2017-04-04, עמ' 35 doi: 10.3390/biom7020035
  7. ↑ Paul F. Agris, Franck A.P. Vendeix, William D. Graham, tRNA’s Wobble Decoding of the Genome: 40 Years of Modification, Journal of Molecular Biology 366, 2007-02, עמ' 1–13 doi: 10.1016/j.jmb.2006.11.046
  8. ↑ Glenn R. Björk, P. Mikael Wikström, Anders S. Byström, Prevention of Translational Frameshifting by the Modified Nucleoside 1-Methylguanosine, Science 244, 1989-05-26, עמ' 986–989 doi: 10.1126/science.2471265
  9. ↑ Jeffrey R. Patton, Yelena Bykhovskaya, Emebet Mengesha, Cristina Bertolotto, Nathan Fischel-Ghodsian, Mitochondrial Myopathy and Sideroblastic Anemia (MLASA), Journal of Biological Chemistry 280, 2005-05, עמ' 19823–19828 doi: 10.1074/jbc.M500216200
  10. 1 2 3 4 5 6 Katherine E. Sloan, Ahmed S. Warda, Sunny Sharma, Karl-Dieter Entian, Denis L. J. Lafontaine, Markus T. Bohnsack, Tuning the ribosome: The influence of rRNA modification on eukaryotic ribosome biogenesis and function, RNA Biology 14, 2017-09-02, עמ' 1138–1152 doi: 10.1080/15476286.2016.1259781
  11. ↑ Hanna Greenberg, Sheldon Penman, Methylation and processing of ribosomal RNA in HeLa cells, Journal of Molecular Biology 21, 1966-11, עמ' 527–535 doi: 10.1016/0022-2836(66)90025-8
  12. 1 2 3 Masato Taoka, Yuko Nobe, Yuka Yamaki, Ko Sato, Hideaki Ishikawa, Keiichi Izumikawa, Yoshio Yamauchi, Kouji Hirota, Hiroshi Nakayama, Nobuhiro Takahashi, Toshiaki Isobe, Landscape of the complete RNA chemical modifications in the human 80S ribosome, Nucleic Acids Research 46, 2018-10-12, עמ' 9289–9298 doi: 10.1093/nar/gky811
  13. 1 2 Tamás Kiss, Small nucleolar RNA‐guided post‐transcriptional modification of cellular RNAs, The EMBO Journal 20, 2001-07-16, עמ' 3617–3622 doi: 10.1093/emboj/20.14.3617
  14. ↑ Dan Bar-Yaacov, Idan Frumkin, Yuka Yashiro, Takeshi Chujo, Yuma Ishigami, Yonatan Chemla, Amit Blumberg, Orr Schlesinger, Philipp Bieri, Basil Greber, Nenad Ban, Raz Zarivach, Lital Alfonta, Yitzhak Pilpel, Tsutomu Suzuki, Dan Mishmar, Mitochondrial 16S rRNA Is Methylated by tRNA Methyltransferase TRMT61B in All Vertebrates, PLOS Biology 14, 2016-09-15, עמ' e1002557 doi: 10.1371/journal.pbio.1002557
  15. ↑ Joerg Harms, Frank Schluenzen, Raz Zarivach, Anat Bashan, Sharon Gat, Ilana Agmon, Heike Bartels, François Franceschi, Ada Yonath, High Resolution Structure of the Large Ribosomal Subunit from a Mesophilic Eubacterium, Cell 107, 2001-11, עמ' 679–688 doi: 10.1016/S0092-8674(01)00546-3
  16. ↑ Nancy S. Gutgsell, Murray P. Deutscher, James Ofengand, The pseudouridine synthase RluD is required for normal ribosome assembly and function in Escherichia coli, RNA 11, 2005-07, עמ' 1141–1152 doi: 10.1261/rna.2550105
  17. 1 2 Wendy V. Gilbert, Tristan A. Bell, Cassandra Schaening, Messenger RNA modifications: Form, distribution, and function, Science 352, 2016-06-17, עמ' 1408–1412 doi: 10.1126/science.aad8711
  18. ↑ Ronald Desrosiers, Karen Friderici, Fritz Rottman, Identification of Methylated Nucleosides in Messenger RNA from Novikoff Hepatoma Cells, Proceedings of the National Academy of Sciences 71, 1974-10, עמ' 3971–3975 doi: 10.1073/pnas.71.10.3971
  19. ↑ Dan Dominissini, Sharon Moshitch-Moshkovitz, Schraga Schwartz, Mali Salmon-Divon, Lior Ungar, Sivan Osenberg, Karen Cesarkas, Jasmine Jacob-Hirsch, Ninette Amariglio, Martin Kupiec, Rotem Sorek, Gideon Rechavi, Topology of the human and mouse m6A RNA methylomes revealed by m6A-seq, Nature 485, 2012-05-10, עמ' 201–206 doi: 10.1038/nature11112
  20. ↑ Kate D. Meyer, Yogesh Saletore, Paul Zumbo, Olivier Elemento, Christopher E. Mason, Samie R. Jaffrey, Comprehensive Analysis of mRNA Methylation Reveals Enrichment in 3′ UTRs and near Stop Codons, Cell 149, 2012-06, עמ' 1635–1646 doi: 10.1016/j.cell.2012.05.003
  21. 1 2 3 4 Sara Zaccara, Ryan J. Ries, Samie R. Jaffrey, Reading, writing and erasing mRNA methylation, Nature Reviews Molecular Cell Biology 20, 2019-10, עמ' 608–624 doi: 10.1038/s41580-019-0168-5
  22. 1 2 Xiao Wang, Zhike Lu, Adrian Gomez, Gary C. Hon, Yanan Yue, Dali Han, Ye Fu, Marc Parisien, Qing Dai, Guifang Jia, Bing Ren, Tao Pan, Chuan He, N6-methyladenosine-dependent regulation of messenger RNA stability, Nature 505, 2014-01, עמ' 117–120 doi: 10.1038/nature12730
  23. ↑ וול סטריט ג'ורנל, ‏גם החיסון לסרטן בדרך? מודרנה ופייזר ממציאות מחדש את עולם החיסונים, באתר גלובס, 20 בנובמבר 2020
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/w/index.php?title=RNA&oldid=43986464"