მოლეკულური ბიოლოგიის ცენტრალური დოგმა ვარაუდობს, რომ დნმ შეიცავს ინფორმაციას ჩვენი ყველა ცილის კოდირებისთვის და რნმ-ის სამი განსხვავებული ტიპი ამ კოდს პოლიპეპტიდად თარგმნის საკმაოდ პასიურად. კერძოდ, მესინჯერი რნმ (მრნმ) ატარებს ცილის გეგმას უჯრედის დნმ-დან მის რიბოსომებამდე, რომლებიც არის „მანქანები“, რომლებიც აკონტროლებენ ცილის სინთეზს. შემდეგ რნმ (tRNA) გადასცემს შესაბამის ამინომჟავებს რიბოსომაში ახალ ცილაში შესაერთებლად. იმავდროულად, თავად რიბოსომები ძირითადად შედგება რიბოსომური რნმ (rRNA) მოლეკულებისგან.
თუმცა, დნმ-ის სტრუქტურის პირველად შემუშავებიდან ნახევარ საუკუნეში, მეცნიერებმა გაიგეს, რომ რნმ ბევრად უფრო დიდ როლს თამაშობს, ვიდრე უბრალოდ ცილის სინთეზში მონაწილეობა. მაგალითად, აღმოჩნდა, რომ რნმ-ის მრავალი ტიპი არის კატალიზური, რაც ნიშნავს, რომ ისინი ახორციელებენ ბიოქიმიურ რეაქციებს ისევე, როგორც ფერმენტები. გარდა ამისა, აღმოჩნდა, რომ რნმ-ის მრავალი სხვა სახეობა ასრულებს კომპლექსურ მარეგულირებელ როლსუჯრედები.
ამგვარად, რნმ-ის მოლეკულები მრავალ როლს ასრულებენ როგორც ნორმალურ უჯრედულ პროცესებში, ასევე დაავადების მდგომარეობებში. ჩვეულებრივ, იმ რნმ-ის მოლეკულებს, რომლებიც არ იღებენ mRNA-ს ფორმას, უწოდებენ არაკოდირებულს, რადგან ისინი არ კოდებენ ცილებს. არაკოდირების mRNA-ების მონაწილეობა მრავალ მარეგულირებელ პროცესში. მათმა გავრცელებამ და ფუნქციების მრავალფეროვნებამ განაპირობა ჰიპოთეზა, რომ „რნმ სამყარო“შეიძლება წინ უსწრებდეს დნმ-ისა და რნმ-ის ფუნქციების ევოლუციას უჯრედში, მონაწილეობას ცილის ბიოსინთეზში.
არაკოდირების რნმ ევკარიოტებში
ეუკარიოტებში არსებობს არაკოდიციური რნმ-ის რამდენიმე სახეობა. განსაკუთრებით აღსანიშნავია, რომ ისინი გადასცემენ რნმ-ს (tRNA) და რიბოსომურ რნმ-ს (rRNA). როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ორივე tRNA და rRNA მნიშვნელოვან როლს თამაშობს mRNA-ს ცილებად გადაქცევაში. მაგალითად, ფრენსის კრიკმა ვარაუდობს ადაპტერული რნმ-ის მოლეკულების არსებობას, რომლებსაც შეუძლიათ მიბმა mRNA ნუკლეოტიდულ კოდთან, რაც ხელს უწყობს ამინომჟავების გადატანას მზარდ პოლიპეპტიდურ ჯაჭვებში.
ჰოგლანდის და სხვ. (1958) მართლაც დაადასტურა, რომ უჯრედული რნმ-ის გარკვეული ფრაქცია კოვალენტურად იყო დაკავშირებული ამინომჟავებთან. მოგვიანებით, ის ფაქტი, რომ rRNA აღმოჩნდა რიბოზომების სტრუქტურული კომპონენტი, ვარაუდობს, რომ tRNA-ს მსგავსად, rRNA ასევე არ კოდირებს.
გარდა rRNA-ისა და tRNA-ისა, ევკარიოტულ უჯრედებში არსებობს სხვა არაკოდირებელი რნმ-ები. ეს მოლეკულები ეხმარებიან უჯრედში რნმ-ის ენერგიის შესანახ ბევრ მნიშვნელოვან ფუნქციას, რომლებიც ჯერ კიდევ ჩამოთვლილი და განსაზღვრულია. ამ რნმ-ებს ხშირად მოიხსენიებენ როგორც მცირე მარეგულირებელ რნმ-ს (sRNA).ევკარიოტებში, ისინი შემდგომ კლასიფიცირდება რიგ ქვეკატეგორიებად. მარეგულირებელი რნმ-ები ერთად ავლენენ თავის ეფექტს დამატებითი ბაზის დაწყვილების, პროტეინებთან კომპლექსურობის და საკუთარი ფერმენტული აქტივობის კომბინაციით.
მცირე ბირთვული რნმ
მცირე მარეგულირებელი რნმ-ების ერთი მნიშვნელოვანი ქვეკატეგორია შედგება მოლეკულებისგან, რომლებიც ცნობილია როგორც მცირე ბირთვული რნმ (snRNA). ეს მოლეკულები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ გენების რეგულირებაში რნმ-ის შერწყმის გზით. SnRNAs გვხვდება ბირთვში და, როგორც წესი, მჭიდრო კავშირშია პროტეინებთან კომპლექსებში, რომელსაც ეწოდება snRNPs (მცირე ბირთვული რიბონუკლეოპროტეინები, ზოგჯერ მოხსენიებული როგორც "snurps"). ამ მოლეკულებიდან ყველაზე გავრცელებულია U1, U2, U5 და U4/U6 ნაწილაკები, რომლებიც მონაწილეობენ პრე-მრნმ შეჯვარებაში მომწიფებული mRNA-ს ფორმირებისთვის.
მიკროRNA
მკვლევარებისთვის დიდი ინტერესის კიდევ ერთი თემაა მიკრორნმ-ები (miRNAs), რომლებიც მცირე მარეგულირებელი რნმ-ებია დაახლოებით 22-დან 26-მდე ნუკლეოტიდის სიგრძით. miRNA-ების და მათი კონტრაქტული ფუნქციების არსებობა რნმ-ებში უჯრედში გენის რეგულირებაში თავდაპირველად აღმოაჩინეს ნემატოდ C. elegans-ში (Lee et al., 1993; Wightman et al., 1993). miRNA-ების აღმოჩენის შემდეგ, ისინი იდენტიფიცირებულია ბევრ სხვა სახეობაში, მათ შორის ბუზებში, თაგვებში და ადამიანებში. აქამდე რამდენიმე ასეული miRNA იდენტიფიცირებულია. შეიძლება კიდევ ბევრი იყოს (He & Hannon, 2004).
ნაჩვენებია, რომ MiRNAs თრგუნავს გენის ექსპრესიას ტრანსლაციის ჩახშობის გზით. მაგალითად, miRNAs კოდირებული C. elegans, lin-4 და let-7,უკავშირდება მათი mRNA სამიზნეების 3'-გაუთარგმნელ რეგიონს, რაც ხელს უშლის ფუნქციური ცილების წარმოქმნას ლარვის განვითარების გარკვეულ ეტაპებზე. ჯერჯერობით, შესწავლილი miRNA-ების უმეტესობა, როგორც ჩანს, აკონტროლებს გენის ექსპრესიას სამიზნე mRNA-ებთან შეკავშირების გზით ბაზის არასრულყოფილი დაწყვილებისა და ტრანსლაციის შემდგომი დათრგუნვის გზით, თუმცა აღინიშნა ზოგიერთი გამონაკლისი.
დამატებითი კვლევები აჩვენებს, რომ miRNAs ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს კიბოს და სხვა დაავადებებში. მაგალითად, miR-155 სახეობა გამდიდრებულია ბურკიტის ლიმფომისგან მიღებული B უჯრედებით და მისი თანმიმდევრობა ასევე კორელირებს ცნობილ ქრომოსომულ ტრანსლოკაციას (დნმ-ის გაცვლა ქრომოსომებს შორის)..
მცირე ჩარევის რნმ
მცირე ჩარევის რნმ (siRNA) არის რნმ-ის კიდევ ერთი კლასი. მიუხედავად იმისა, რომ ეს მოლეკულები მხოლოდ 21-დან 25 ბაზის წყვილამდეა, ისინი ასევე მუშაობენ გენის გამოხატვის გაჩუმებაზე. კერძოდ, ორჯაჭვიანი siRNA მოლეკულის ერთი ჯაჭვი შეიძლება შევიდეს კომპლექსში, რომელსაც ეწოდება RISC. ამ რნმ-ის შემცველ კომპლექსს შეუძლია დათრგუნოს mRNA მოლეკულის ტრანსკრიფცია, რომელსაც აქვს მისი რნმ კომპონენტის დამატებითი თანმიმდევრობა.
MiRNAs პირველად გამოვლინდა რნმ-ის ინტერფერენციაში მათი მონაწილეობით (RNAi). ისინი შესაძლოა განვითარდნენ, როგორც თავდაცვის მექანიზმი ორჯაჭვიანი რნმ ვირუსებისგან. SiRNA-ები მიიღება გრძელი ტრანსკრიპტებიდან, პროცესის მსგავსი, რომლის დროსაც miRNAs წარმოიქმნება და ორივე ტიპის რნმ-ის დამუშავება მოიცავს ერთსა და იმავე ფერმენტს.კამათელი. როგორც ჩანს, ეს ორი კლასი განსხვავდება მათი რეპრესიული მექანიზმებით, მაგრამ გამონაკლისები იქნა ნაპოვნი, როდესაც siRNAs ავლენენ miRNA-სთვის უფრო დამახასიათებელ ქცევას და პირიქით (He & Hannon, 2004).
მცირე ბირთვული რნმ
ევკარიოტული ბირთვის შიგნით, ბირთვი არის სტრუქტურა, რომელშიც ხდება rRNA დამუშავება და რიბოსომების შეკრება. მოლეკულები, რომლებსაც უწოდებენ მცირე ბირთვულ რნმ-ებს (snoRNAs) იზოლირებულია ბირთვული ექსტრაქტებიდან ამ სტრუქტურაში მათი სიმრავლის გამო. ეს მოლეკულები ფუნქციონირებს rRNA მოლეკულების დასამუშავებლად, რაც ხშირად იწვევს სპეციფიკური ნუკლეოზიდების მეთილაციას და ფსევდოურიდილაციას. ცვლილებები შუამავლობს snoRNA-ს ორი კლასიდან ერთ-ერთი: C/D-box ან H/ACA-box ოჯახები, რომლებიც, როგორც წესი, გულისხმობს მეთილის ჯგუფების დამატებას ან ურადინის იზომერიზაციას გაუაზრებელ rRNA მოლეკულებში, შესაბამისად.
არაკოდირების რნმ პროკარიოტებში
თუმცა, ევკარიოტებს არ უბიძგებენ ბაზარს უჯრედში არსებული რნმ-ების სპეციფიკური მარეგულირებელი ენერგეტიკული ფუნქციებით არაკოდირებულ რნმ-ებში. ბაქტერიებს ასევე აქვთ მცირე მარეგულირებელი რნმ-ების კლასი. ბაქტერიული რნმ ჩართულია პროცესებში, დაწყებული ვირულენტობიდან დაწყებული ზრდადან სტაციონარულ ფაზაში გადასვლამდე, რაც ხდება მაშინ, როდესაც ბაქტერია ეჯახება საკვები ნივთიერებების ნაკლებობას.
ბაქტერიული rRNA-ს ერთ-ერთი მაგალითია Escherichia coli-ში ნაპოვნი 6S RNA. ეს მოლეკულა კარგად იყო დახასიათებული, მისი საწყისი თანმიმდევრობა 1980 წელს მოხდა. 6S რნმკონსერვირებულია მრავალი ბაქტერიის სახეობაში, რაც მიუთითებს მნიშვნელოვან როლზე გენის რეგულირებაში.
ნაჩვენებია, რომ RNA გავლენას ახდენს რნმ პოლიმერაზას (RNAP) აქტივობაზე, მოლეკულაზე, რომელიც დნმ-დან მესენჯერ რნმ-ს ტრანსკრიფციას ახდენს. 6S რნმ აფერხებს ამ აქტივობას პოლიმერაზას ქვედანაყოფთან შეკავშირებით, რომელიც ზრდის ტრანსკრიფციას ზრდის დროს. ამ მექანიზმის მეშვეობით 6S რნმ აფერხებს გენების ექსპრესიას, რომლებიც ასტიმულირებენ აქტიურ ზრდას და ეხმარება უჯრედებს სტაციონარულ ფაზაში შესვლაში (ჯაბრი, 2005).
Riboswitches
გენის რეგულაცია - როგორც პროკარიოტებში, ასევე ევკარიოტებში - გავლენას ახდენს რნმ-ის მარეგულირებელი ელემენტებით, რომელსაც ეწოდება რიბოსვიჩები (ან რნმ გადამრთველები). Riboswitches არის რნმ-ის სენსორები, რომლებიც აღმოაჩენენ და რეაგირებენ გარემო ან მეტაბოლურ სიგნალებზე და, შესაბამისად, გავლენას ახდენენ გენის ექსპრესიაზე.
ამ ჯგუფის მარტივი მაგალითია ტემპერატურის სენსორის რნმ, რომელიც ნაპოვნია ბაქტერიული პათოგენის Listeria monocytogenes-ის ვირულენტურ გენებში. როდესაც ეს ბაქტერია შედის მასპინძელში, მასპინძლის სხეულში ამაღლებული ტემპერატურა დნება სეგმენტის მეორად სტრუქტურას ბაქტერიული prfA გენის მიერ წარმოქმნილი mRNA-ის 5' გადაუთარგმნელ რეგიონში. შედეგად, ცვლილებები ხდება მეორად სტრუქტურაში.
დამატებითი რიბოჩამრთველები აჩვენა, რომ პასუხობს სიცხესა და სიცივეს სხვადასხვა ორგანიზმში და ასევე არეგულირებს მეტაბოლიტების სინთეზს, როგორიცაა შაქარი და ამინომჟავები. მიუხედავად იმისა, რომ როგორც ჩანს, რიბოგამრთველები უფრო ხშირია პროკარიოტებში, ბევრი მათგანი ასევე იქნა ნაპოვნი ევკარიოტულ უჯრედებში.
