CÁC RIBÔNUCLÊIC AXIT (ARN)

Các phân tử ARN có cấu trúc nhiều điểm giống với ADN, nhưng làm chức năng trung gian trong sinh tổng hợp prôtêin với 3 loại khác nhau (rARN, tARN, mARN). Tuy nhiên, trong 2 thập niên gần đây nhiều loại ARN mới phát hiện cho thấy vai trò đa dạng và quan trọng của chúng trong tế bào. Những nghiên cứu của sinh học phân tử cho thấy, các phân tử ARN xuất hiện sớm hơn ADN và prôtêin trong lịch sử tiến hoá. Những phát hiện mới về các ARN không mã hóa (noncoding ARN) gây chấn động...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CÁC RIBÔNUCLÊIC AXIT (ARN) CHƯƠNG III CÁC RIBÔNUCLÊIC AXIT (ARN) Thành phần hóa học và cấu trúc phân tử Các loại ARN và và chức năng trong tế bào Tổng hợp các loại ARN Vai trò điều hòa của các ARN không mã hóaCác phân tử ARN có cấu trúc nhiều điểm giống với ADN, nhưng làm ch ức năng trung gian trongsinh tổng hợp prôtêin với 3 lo ại khác nhau (rARN, tARN, mARN). Tuy nhiên, trong 2 thập niêngần đây nhiều loại ARN mới phát hiện cho thấy vai trò đa dạng và quan tr ọng c ủa chúng trongtế bào. Những nghiên cứu của sinh học phân tử cho thấy, các phân tử ARN xuất hiện sớm hơnADN và prôtêin trong lịch sử tiến hoá. Những phát hi ện m ới về các ARN không mã hóa(noncoding ARN) gây chấn động và cho thấy rõ hơn vai trò quan trọng của ARN trong tế bào.I. THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ CẤU TRÚC PHÂN TỬ ARN 1. Thành phần hóa họcCác ARN giống với ADN ở chỗ là pôlinuclêôtitgồm các đơn phân là các nuclêôtit nối nhau thànhmạch thẳng. Nhưng có những khác biệt riêng : - Đơn phân của ARN là các ribônuclêôtit, màđường 5 (pentôza) là ribôzơ. - Các ribônuclêôtit của ARN cũng gồm 4 loạibazơ nitơ là ađênine (A), guanine (G), xitôzin (X) Uraxin trong ARN Timin trong ADNvà uraxin (U), thay cho timin (trên ADN) (hình3.1). Như vậy, ARN là một pôliribônuclêôtit Hình 3.1. Uraxin (U) và timin (T) 2. Cấu trúc phân tử ARNPôliribônuclêôtit ARN mạch thẳng giống với ADN, nhưng khác ở chỗ chỉ là một mạch đơn.Chiều dài ARN ngắn hơn rất nhiều so với ADN. Phân tử ADN trong nhiễm sắc thể người cóchiều dài có thể tới 250 triệu cặp nuclêôtit; ngược lại, phần lớn các ARN không nhi ều h ơn vàinghìn nuclêôtit, và nhiều loại còn ngắn hơn. Tuy nhiên, chúng có thể hình thành cấu trúc khônggian ba chiều khác nhau như kẹp tóc, thùy tròn,...(hình 3.2) Cấu hình m ạch kép do nh ững đo ạnnuclêôtit có trình tự bắt cặp bổ sung theo nguyên tắc G v ới X ( xitôzin theo kí hiệu quốc tế là C(Cytosine)) và A với U.Hình 3.2. Phân tử ARN có thể tạo cấu trúc không gian ba chiều. A. Cấu trúc phẳng cuộn lại với bắt cặp thông thường và B là khác thường. C. Cấu trúc ba chiều của một loại ARN. 1Trong phiên mã, U bắt cặp bổ sung với A trên ADN bằng 2 liên k ết hidrô. C ác ARN có thể ởdạng tự do hoặc gắn với prôtêin thành các phức hợp nuclêôprôtêin giữ nhiều vai trò quan trọngtrong hoạt động sống của tế bào.II. CHỨC NĂNG CÁC LOẠI ARN 1. Những bước tiến trong nghiên cứu ARN– Trong hai thập niên 1960 và 1970 là giai đoạn cổ điển với phát hi ện 3 loại ARN (rARNribôxôm, tARN vận chuyển, mARN thông tin) và vai trò thụ động của chúng trong sinh tổng hợpprôtêin.– Thập niên 1980 : Phát hiện ribôzim (1981) là các ARN có khả năng xúc tác và quá trình splicing(cắt các intrôn, những trình tự nuclêotit không mã hóa prôtêin và n ối các êxôn, trình t ự mã hóa)trong phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn cho thấy sự biến động và vai trò tích cực của chúng.– Thập niên 1990 : Phát hiện các ARN mới như microARN và ARNi can thiệp (ARN interfering),mà được gọi là các ARN nhỏ không mã hóa (small noncoding ARN). Các chức năng đa dạng củaARN ngày càng rõ hơn, nhất là kiểm soát sau phiên mã (posttranscriptional regulation).– Từ năm 2000 đến nay : Xác định mạng lưới ARN trong tế bào.Nhiều phát hiện mới làm đảo lộn quan niệm về tầm quan trọng của ARN : không những làmtrung gian chuyển thông tin từ ADN ra prôtêin, mà còn tham gia tích c ực trong điều hòa bi ểu hi ệngen.Do các ARN không mã hoá có kích thước nhỏ khó phân tích, nên m ới phát hi ện gần đây và phíatrước còn nhiều bí ẩn cần làm sáng tỏ. 2. Các loại ARN và chức năng của chúngCác loại ARN chủ yếu được tạo ra trong tế bào và chức năng được nêu trên bảng 3.1.Bảng 3.1. Các loại ARN chủ yếu và chức năng Loại ARN Chức năng1. mARN ARN thông tin, mã hóa cho prôtêin ARN ribôxôm, tạo cấu trúc căn bản của ribôxôm và xúc tác tổng hợp prôtêin2. rARN ARN vận chuyển, làm cầu nối giữa mARN và axit amin3. tARN snARN (small nuclear RNA) có chức năng trong các quá trình ở nhân t ế bào, g ồm4.snARN(ARNnhỏ nhân ) splicing (cắt nối) các tiền mARN (pre-mRNA) ARN nhỏ hạch nhân (snoRNA – small nucleolar RNA) chế biến và biến đ ổi hóa h ọc5. snoARN các rARN microARN, điều hòa biểu hiện gen, điển hình là ngăn dịch mã mARN theo chọn lựa6. miARN ARN nhỏ can thiệp (small interfering siRNA), đóng (d ừng) sự bi ểu hi ện gen b ằng7. siARN phân hủy định hướng các mARN theo chọn lọc và tạo cấu trúc chất nhiễm s ắc cu ộn8.ARN không mã chặt ...