Danh mục ARN

RNA (axit ribônuclêic) là một phân tử sinh học lớn, cấu tạo từ các đơn phân (monomer) gọi là ribônuclêôtit, mỗi đơn phân gồm một phân tử đường ribôza (C₅H₁₀O₅), một nhóm phôtphat (H₃PO₄) và một trong bốn loại base chính: A (ađênin), G (guanin), U (uraxin) hoặc X (xitôzin).

RNA đặc trưng bởi cấu trúc gồm một chuỗi pôlyribônuclêôtit (như hình minh họa), nghĩa là mỗi phân tử RNA chỉ có một mạch đơn, có thể là mạch thẳng hoặc xoắn, và đôi khi có liên kết hydro nội bộ. Điều này khác biệt với DNA, vốn có cấu trúc xoắn kép. RNA đóng vai trò quan trọng trong việc biểu hiện gen, theo Francis Crick, vai trò này là làm cầu nối giữa thông tin di truyền từ DNA và sản phẩm cuối cùng là prôtêin với chức năng sinh học.

Danh sách các loại RNA dưới đây được phân loại thành ba nhóm: nhóm chính, nhóm ít gặp nhưng đáng lưu ý, và nhóm tổng hợp.

Các loại RNA chính

RNA thông tin (mRNA)

• RNA thông tin, viết tắt là mRNA, chiếm khoảng 5% tổng lượng RNA trong tế bào nhưng rất quan trọng vì nó mang bản sao của mã di truyền từ DNA, chứa thông tin di truyền dưới dạng bộ ba mã (côđon), mỗi côđon gồm ba ribônuclêôtit, gọi là bộ ba mã sao.
• Mỗi côđon mã hóa một amino acid cụ thể trong số 20 loại amino acid cơ bản; còn có các côđon khởi đầu (START codon) và côđon ngừng (STOP codon).
• Phân tử mRNA ở sinh vật nhân thực có đầu 5’ gắn GTP (guanôzin triphôtphat) để nhận diện trong quá trình dịch mã, và đầu 3’ được bảo vệ bởi 'đuôi' pôlyA chứa nhiều adenylate (ađênilat), giúp ngăn chặn sự phân giải bởi enzym.

RNA ribôxôm (rRNA)

• RNA ribôxôm, viết tắt là rRNA, chiếm khoảng 80% tổng lượng RNA trong tế bào.
• rRNA kết hợp với các prôtêin đặc biệt để tạo thành ribôxôm, một cơ quan tổng hợp prôtêin quan trọng.
• Mỗi ribôxôm gồm một tiểu đơn vị lớn và một tiểu đơn vị nhỏ:
  • Ở tế bào nhân sơ: tiểu đơn vị lớn là 50S và tiểu đơn vị nhỏ là 30S (S là đơn vị phản ánh khối lượng trong máy li tâm siêu tốc).
  • Ở tế bào nhân thực: tiểu đơn vị lớn là 60S và tiểu đơn vị nhỏ là 40S.
• Khi kết hợp, hai tiểu đơn vị này tạo thành ribôxôm, di chuyển dọc theo mRNA và phối hợp với enzym để lắp ráp các amino acid theo khuôn mẫu mã di truyền, tạo thành chuỗi pôlypeptit đúng theo chỉ định của gen.

RNA vận chuyển (tRNA)

• Tên viết tắt của loại RNA này là tRNA. Đây là loại phân tử nhỏ nhất, thường chỉ bao gồm khoảng 70-95 ribônuclêôtit.
• tRNA đóng hai vai trò chính trong quá trình dịch mã:

- Vai trò chính của tRNA là vận chuyển các amino acid từ môi trường bên ngoài vào 'nhà máy' ribôxôm để tổng hợp prôtêin.

- 'Đuôi' của mỗi loại tRNA chỉ gắn với một loại amino acid mà nó mang theo, tương ứng với bộ ba đối mã (anticodon) của nó. Vì vậy, chúng có cấu trúc tương thích cụ thể như một adapter, từ đó có chức năng quan trọng trong việc giải mã di truyền.

• Nhờ vào việc kết hợp cả hai chức năng trên, tRNA không chỉ vận chuyển mà còn lắp ráp amino acid vào đúng vị trí theo chỉ dẫn của gen, từ đó tạo ra bản dịch mã là chuỗi amino acid trong phân tử pôlypeptit.

Một số loại khác

Các RNA không có mã di truyền gồm rất nhiều dạng, dưới đây chỉ giới thiệu một số dạng đáng chú ý hơn cả.

• Các RNA nhân nhỏ (snRNA) gồm các loại RNA ở trong nhân tế bào, kích thước nhỏ chỉ khoảng 150 ribônuclêôtit, đã được chứng minh là tham gia vào quá trình tổng hợp prôtêin. Phân tử snRNA là thành phần của thể cắt nối (spliceosome) tham gia quá trình xử lý mRNA sơ khai (pre-mRNA) thành mRNA trưởng thành ở tế bào nhân thực. Chúng còn tham gia vào việc điều hoà enzym RNA pôlymêraza II và một số yếu tố phiên mã khác và trong việc duy trì telomere (tê-lô-me) ở đầu mút nhiễm sắc thể.
• RNA điều hoà (regulatory RNA) gồm một số loại RNA có liên quan đến biểu hiện gen, bao gồm RNA siêu nhỏ (micro RNA), RNA can thiệp (small interfering RNA, viết tắt: siRNA) và RNA đối nghĩa (antisense RNA, viết tắt: aRNA).

- miRNA (RNA siêu nhỏ) chỉ gồm khoảng 20 ribônuclêôtit ở sinh vật nhân thực, với sự trợ giúp của các enzym riêng, có thể phá huỷ mRNA mà nó bổ sung, từ đó ngăn chặn mRNA đang được dịch mã hoặc làm mRNA chóng bị phân giải hơn so với "tuổi thọ" vốn có.

- siRNA (RNA can thiệp) có khoảng 25 ribônuclêôtit, thường được tạo ra do virus. Nó có chức năng tương tự như miRNA trong việc điều chỉnh hoạt động của mRNA tương thích.

- tmRNA (RNA truyền tin giải cứu) chỉ tồn tại ở vi khuẩn. Phân tử RNA này có khả năng 'đánh dấu' các prôtêin dịch từ mRNA bị thiếu mã kết thúc (stop codon), ngăn ngừa ribôxôm bị kẹt trong quá trình dịch mã, từ đó tránh việc tạo ra các chuỗi pôlypeptit lỗi.

- Ribôzym (ribozyme) hay RNA enzym là nhóm RNA đặc biệt có khả năng hoạt động như một enzym xúc tác sinh học. Chúng có vị trí hoạt động, vị trí gắn kết cơ chất tương thích và thường có vị trí liên kết với đồng yếu tố (cofactor) là ion kim loại. Một trong những ribozyme đầu tiên phát hiện là RNase P, có chức năng ribonuclease, tham gia tổng hợp tRNA từ RNA sơ khai. Sự phát hiện ribôzym hỗ trợ giả thuyết RNA xuất hiện trước DNA trong lịch sử sự sống.

• RNA kép (double-stranded RNA, viết tắt: dsRNA) có cấu trúc hai mạch tương tự như DNA (hình 2). Đây là một trường hợp đặc biệt về cấu trúc RNA và là vật liệu di truyền của một số virus.

Tổng hợp các loại RNA

Nguồn tham khảo