RNA
Soorten en functies van RNA
Van de vele soorten RNA zijn de drie bekendste en meest bestudeerde boodschapper-RNA (mRNA), transfer-RNA (tRNA), en ribosomaal RNA (rRNA), die in alle organismen aanwezig zijn. Deze en andere soorten RNA’s voeren hoofdzakelijk biochemische reacties uit, vergelijkbaar met enzymen. Sommige hebben echter ook complexe regulerende functies in cellen. Door hun betrokkenheid bij vele regulerende processen, hun overvloed, en hun diverse functies, spelen RNA’s belangrijke rollen in zowel normale cellulaire processen als ziekten.
In eiwitsynthese, draagt mRNA genetische codes van het DNA in de kern naar ribosomen, de plaatsen van eiwitvertaling in het cytoplasma. Ribosomen zijn opgebouwd uit rRNA en eiwit. De ribosoom-eiwitsubeenheden worden gecodeerd door het rRNA en worden gesynthetiseerd in de nucleolus. Zodra zij volledig zijn geassembleerd, verplaatsen zij zich naar het cytoplasma, waar zij, als sleutelregulatoren van de translatie, de code “lezen” die door het mRNA wordt gedragen. Een reeks van drie stikstofbasen in het mRNA specificeert de opname van een specifiek aminozuur in de sequentie waaruit het eiwit is opgebouwd. Moleculen van tRNA (soms ook wel oplosbaar, of activator, RNA genoemd), die minder dan 100 nucleotiden bevatten, brengen de gespecificeerde aminozuren naar de ribosomen, waar zij worden gekoppeld om eiwitten te vormen.
Naast mRNA, tRNA, en rRNA, kunnen RNA’s grofweg worden verdeeld in coderend (cRNA) en niet-coderend RNA (ncRNA). Er zijn twee soorten ncRNA’s, huishoudelijke ncRNA’s (tRNA en rRNA) en regulerende ncRNA’s, die verder worden ingedeeld naar hun grootte. Lange ncRNA’s (lncRNA) hebben ten minste 200 nucleotiden, terwijl kleine ncRNA’s minder dan 200 nucleotiden hebben. Kleine ncRNA’s worden onderverdeeld in micro RNA (miRNA), small nucleolar RNA (snoRNA), small nuclear RNA (snRNA), small-interfering RNA (siRNA), en PIWI-interacting RNA (piRNA).
De miRNA’s zijn van bijzonder belang. Zij zijn ongeveer 22 nucleotiden lang en spelen een rol bij de genregulatie in de meeste eukaryoten. Zij kunnen genexpressie remmen (stilleggen) door binding aan doel-mRNA en remming van de translatie, waardoor wordt voorkomen dat functionele eiwitten worden geproduceerd. Veel miRNA’s spelen een belangrijke rol bij kanker en andere ziekten. Zo kunnen tumorsuppressor- en oncogene (kanker-initiërende) miRNA’s unieke doelgenen reguleren, wat leidt tot tumorigenese en tumorprogressie.
Ook van functioneel belang zijn de piRNA’s, die ongeveer 26 tot 31 nucleotiden lang zijn en in de meeste dieren voorkomen. Zij reguleren de expressie van transposons (springende genen) door te voorkomen dat de genen in de kiemcellen (sperma en eicellen) worden getranscribeerd. De meeste piRNA zijn complementair aan verschillende transposons en kunnen zich specifiek op die transposons richten.
Circulair RNA (circRNA) is uniek van andere RNA-typen omdat de 5′ en 3′ uiteinden aan elkaar gebonden zijn, waardoor een lus ontstaat. De circRNA’s worden gegenereerd uit vele eiwitcoderende genen, en sommige kunnen dienen als sjablonen voor eiwitsynthese, vergelijkbaar met mRNA. Zij kunnen ook miRNA binden en fungeren als “sponzen” die miRNA-moleculen verhinderen zich aan hun doelwitten te binden. Bovendien spelen circRNA’s een belangrijke rol bij het reguleren van de transcriptie en alternatieve splicing van de genen waarvan circRNA’s zijn afgeleid.