This page uses content from Wikipedia and is licensed under CC BY-SA.

อาร์เอ็นเอ

กรดไรโบนิวคลีอิก (อังกฤษ: ribonucleic acid) หรือ อาร์เอ็นเอ เป็นกรดนิวคลีอิก ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่สารชีวโมเลกุลหลัก ร่วมกับลิพิด คาร์โบไฮเดรตและโปรตีน ที่สำคัญแก่สิ่งมีชีวิตทุกชนิด อาร์เอ็นเอประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ สายยาว เช่นเดียวกับดีเอ็นเอ นิวคลีโอไทด์แต่ละหน่วยประกอบด้วยนิวคลีโอเบส น้ำตาลไรโบสและหมู่ฟอสเฟต ลำดับนิวคลีโอไทด์ทำให้อาร์เอ็นเอเข้ารหัสข้อมูลพันธุกรรมได้ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดใช้อาร์เอ็นเอนำรหัส (mRNA) นำข้อมูลพันธุกรรมที่ชี้นำการสังเคราะห์โปรตีน ยิ่งไปกว่านั้น ไวรัสหลายชนิดใช้อาร์เอ็นเอเป็นสารพันธุกรรมแทนดีเอ็นเอ

โมเลกุลอาร์เอ็นเอบางอย่างมีบทบาทสำคัญในเซลล์โดยเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ ควบคุมการแสดงออกของยีนหรือรับรู้และสื่อสารการตอบสนองต่อสัญญาณของเซลล์ ขบวนการหนึ่ง คือ การสังเคราะห์โปรตีน ซึ่งเป็นหน้าที่สากลซึ่งโมเลกุลอาร์เอ็นเอสื่อสารชี้นำการสร้างโปรตีนบนไรโบโซม ขบวนการนี้ใช้โมเลกุลอาร์เอ็นเอถ่ายโอน (tRNA) เพื่อขนส่งกรดอะมิโนไปยังไรโบโซม ที่ซึ่งอาร์เอ็นเอไรโบโซม (rRNA) เชื่อมกรดอะมิโนเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโปรตีน เรียกขั้นตอนการสังเคราะห์โปรตีนจากสายอาร์เอ็นเอนี้ว่า การแปลรหัส

โครงสร้างทางเคมีของอาร์เอ็นเอคล้ายคลึงกับของดีเอ็นเอเป็นอย่างมาก แต่มีข้อแตกต่างอยู่สองประการ (1) อาร์เอ็นเอมีน้ำตาลไรโบส ขณะที่ดีเอ็นเอมีน้ำตาลดีออกซีไรโบส (ขาดออกซิเจนหนึ่งอะตอม) ซึ่งแตกต่างเล็กน้อย และ (2) อาร์เอ็นเอมีนิวคลีโอเบสยูราซิล ขณะที่ดีเอ็นเอมีไทมีน โมเลกุลอาร์เอ็นเอส่วนมากเป็นสายเดี่ยว และสามารถเกิดโครงสร้างสามมิติที่ซับซ้อนมากได้ ต่างจากดีเอ็นเอ

โครงสร้างทางเคมี

NA-comparedto-DNA thymineAndUracilCorrected.png

RNA ถูกสร้างเริ่มแรกจากด่าง (bases) แตกต่างกัน 4 ชนิด คือ

  • อะดีนีน (adenine)
  • กัวนีน (guanine)
  • ไซโตซีน (cytosine)
  • ยูราซิล (uracil)

ด่าง 3 ตัวแรกเหมือนกับที่พบใน DNA แต่ ยูราซิล มาแทนที่ไทมีน (thymine) โดยจะเชื่อมต่อกับ อะดีโนซีน ด่างตัวนี้เป็นสารประกอบ ไพริมิดีน (pyrimidine) ด้วย และมีความคล้ายกับ ไทมีน (thymine) ยูราซิลมีพลังของการทำงานน้อยกว่า ไทมีน อย่างไรก็ดีใน DNA ยูราซิลจะถูกผลิตโดยการสลายตัวทางเคมีของ ไซโตซีน ดังนั้นจึงสามารถตรวจพบ ไทมีน จึงสรุปว่า

  • ยูราซิลถูกจัดสรรไว้สำหรับ RNA ที่ซึ่งปริมาณมีความสำคัญแต่ช่วงอายุสั้น
  • ไทมีนถูกจัดสรรไว้สำหรับ DNA ที่ซึ่งการรักษาช่วงตอน (sequence) ของโครงสร้างโมเลกุลมีความสำคัญ

พบว่ามีการดัดแปลงด่างจำนวนมากใน RNA ซึ่งมีบทบาทแตกต่างกันมากมาย ซูโดยูริดีน (Pseudouridine) และ ด่าง ดีเอ็นเอ ไทมิดีน (thymidine) ถูกพบในหลายที่ แต่ที่มีมากอยู่ใน ทีซี ลูป (TC loop) ของทุก tRNA ในธรรมชาติพบว่ามีการปรับเปลี่ยนด่างเป็น 100 กรณี ที่เรายังไม่เข้าใจดีนัก

การเปรียบเทียบกับดีเอ็นเอ

อาร์เอ็นเอกับดีเอ็นเอเป็นกรดนิวคลีอิกทั้งคู่ แต่มีข้อแตกต่างหลักอยู่สามประการ คือ

  • อาร์เอ็นเอเป็นโมเลกุลเกลียวเดี่ยวในบทบาททางชีวภาพจำนวนมาก และมีสายนิวคลีโอไทด์สั้นกว่าดีเอ็นเอ ขณะที่ดีเอ็นเอมีโมเลกุลเกลียวคู่
  • อาร์เอ็นเอมีน้ำตาลไรโบส ขณะที่ดีเอ็นเอมีน้ำตาลดีออกซีไรโบส (ไม่มีหมู่ไฮดรอกซิลเกาะกับวงแหวนเพนโทสที่ตำแหน่ง 2') หมู่ไฮดรอกซิลเหล่านี้ทำให้อาร์เอ็นเอเสถียรน้อยกว่าดีเอ็นเอเพราะเกิดการสลายด้วยน้ำ (hydrolysis) ได้
  • เบสคู่สมของอะดีนีน คือ ยูราซิล มิใช่ไทมีนอย่างในดีเอ็นเอ ยูราซิลต่างจากไทมีนตรงที่มีหมู่เมทิลน้อยกว่าหนึ่งหมู่[1]

การสังเคราะห์

การสังเคราะห์ RNA ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส (RNA polymerase) ใช้ DNA เป็นแม่แบบ เริ่มต้นการสังเคราะห์โดยการเชื่อมต่อกับเอนไซม์ตรงตำแหน่ง โปรโมเตอร์ (promoter) ซีเควนซ์ (sequence) ใน DNA (ตามธรรมดาพบ "อัพสตรีม" (upstream) ของยีน) เกลียวคู่ดีเอ็นเอจะคลายตัวออกโดยการทำงานของเอนไซม์เฮลิเคส (helicase) แล้วเอนไซม์จะเคลื่อนไปตามแม่แบบเกลียวในทิศทางจาก 3’-> 5’ และการสังเคราะห์โมเลกุลของ RNA จะมีทิศทางจาก 5’-> 3’

ประวัติ

  • ค.ศ. 1869 ค้นพบกรดนิวคลีอิก โดย โยฮันน์ ไมเชอร์ (Johann Friedrich Miescher (1844-1895)) เมื่อแรกพบเขาเรียกวัตถุนี้ว่า นิวคลีอิน (nuclein) เพราะว่าเขาพบมันในนิวเคลียส ต่อเขาพบว่ามันก็มีในเซลล์ประเภทโพรแคริโอตซึ่งไม่มีนิวเคลียสด้วย
  • ค.ศ. 1939 เข้าใจหน้าที่ของอาร์เอ็นเอในการสังเคราะห์โปรตีน โดยการศึกษาทดลองของ ทอร์บเยิร์น คาสเพอร์สัน (Torbjörn Oskar Caspersson) , ชอง บราเช (Jean Brachet) และแจ็ก ชูลตซ์ (Jack Schultz)
  • ค.ศ. 1964 พบช่วงต่อ (sequence) ของนิวคลีโอไทด์ 77 ตัว ใน tRNA ของยีสต์ โดย รอเบิร์ต ฮอลลีย์ (Robert W. Holley)

อ้างอิง

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L (2002). Biochemistry (5th ed.). WH Freeman and Company. pp. 118–19, 781–808. ISBN 0-7167-4684-0. OCLC 179705944 48055706 59502128 Check |oclc= value (help).

ดูเพิ่ม

  • อาร์เอ็นเอ-ออนโทโลยีคอนซอร์เทียม (RNA Ontology Consortium)
  • เซเวอโร โอเชา (Severo Ochoa)