El ácido ribonucleico o el ARN es un ácido nucléico, consistiendo en muchos nucleótidos que formen un polímero . Cada nucleótido consiste en una base nitrogenada, un azúcar de la ribosa, y un fosfato . El ARN desempeña varios papeles biológicos importantes, incluyendo muchos procesos que implican la traducción de información genética del ácido desoxirribonucléico (DNA ) en las proteínas que el tipo de uno de ARN actúa como mensajero entre la DNA y los complejos de la síntesis de la proteína conocidos como ribosomas otros forman las porciones vitales de la estructura de ribosomas, actúan como moléculas esenciales del portador para los aminoácidos que se utilizarán en síntesis de la proteína. También se ha sabido desde los años 90 que varios tipos de del ARN regulan que los genes sean activos.

El ARN es muy similar a la DNA, pero diferencia en algunos detalles estructurales importantes: en célula el ARN es generalmente solo haber trenzado, mientras que la DNA es generalmente doble trenzada. Los nucleótidos del ARN contienen la ribosa mientras que DNA contienen el Deoxyribose (un tipo de ribosa que carece un átomo de oxígeno), y el ARN utiliza el uracilo del nucleótido en su composición, en vez del Thymine que está presente en la DNA. El ARN es transcrito de la DNA al lado de las enzimas llamadas las polimerasas de ARN y es generalmente más futuro procesada por otras enzimas. Algo este de ARN que procesa las enzimas contiene su propio RNAs.

Estructura química y stereochemical

Cada nucleótido en ARN contiene una ribosa, cuyos carbones se numeran 1 ' con 5 '. La base - a menudo adenina, citosina, guanina o uracilo - se ata a la 1 ' posición. Un grupo del fosfato se ata a la posición los 3 a ' posición de una ribosa y 5 ' del siguiente. Los grupos del fosfato tienen una carga negativa cada uno en el pH fisiológico, haciendo ARN una molécula cargada. Las bases forman a menudo los enlaces de hidrógeno entre la citosina y la guanina, entre la adenina y el uracilo y entre la guanina y el uracilo. o el Tetraloop de GNRA que tiene un base-par de la guanina-adenina.

Hay también bases numerosas y los azúcares modificados encontrados en ARN que sirven muchos diversos papeles. El Pseudouridine (Ψ), en las cuales el acoplamiento entre el uracilo y la ribosa se cambia de A. - enlace de C, y del ribothymidine (t), se encuentra en varios lugares (especialmente en el lazo de TΨC TRNA ). Otra base modificada notable es hipoxantina, una base deaminated de la guanina cuyo nucleósido se llame la inosina . La inosina desempeña un papel dominante en la hipótesis del giro excéntrico del código genético . Hay casi 100 otros nucleósidos modificados naturales, cuyo pseudouridine y los nucleósidos con el 2 ' - O-methylribose es el más común. El papeles específica de muchas de estas modificaciones en ARN no se entienden completamente. Sin embargo, es notable que en ARN ribosomal, muchas de las modificaciones poste-de translación ocurren en regiones alto funcionales, tales como el centro peptidil de la transferasa y el interfaz de la subunidad, implicando que son importantes para la función normal.

La característica estructural más importante del ARN, de que lo distingue de la DNA es la presencia de un grupo del hidróxido en ' - la posición 2 del azúcar de la ribosa. La presencia de este grupo funcional hace cumplir la conformación endo del azúcar de C3'- (en comparación con la conformación endo de C2'- del azúcar del deoxyribose en la DNA) esa las causas la hélice para adoptar la geometría de la Uno-forma algo que la B-forma observó lo más comúnmente posible en la DNA. Esto da lugar a un surco importante muy profundo y estrecho y a un surco de menor importancia bajo y ancho. Una segunda consecuencia de la presencia de los 2 ' - el grupo de hidróxido está ése en regiones conformationally flexibles de una molécula del ARN (es decir, no implicado en la formación de una hélice doble), él puede químicamente atacar el enlace adyacente del phosphodiester para hender la espina dorsal.

Comparación con la DNA

El ARN y la DNA diferencian de tres maneras principales. Primero, desemejante de la DNA que es double-stranded, el ARN es una molécula de una sola fila en la mayor parte de sus papeles biológicos y tiene una cadena mucho más corta de nucleótidos. En segundo lugar, mientras que la DNA contiene el deoxyribose del, el ARN contiene la ribosa del, (no hay grupo de hidróxido atado al anillo de la pentosa en posición de 2 ' en la DNA, mientras que el ARN tiene dos grupos de hidróxido). Estos grupos de hidróxido hacen el establo del ARN menos que la DNA porque es una hidrólisis más propensa . En tercer lugar, el nucleótido complementario a la adenina no es el Thymine, pues está en la DNA, pero algo el uracilo, que es una forma unmethylated de thymine. Por ejemplo, determinación de la estructura del ribosoma - una enzima que cataliza la formación del enlace de péptido - reveladora que su sitio activo está compuesto enteramente del ARN.

Síntesis

La síntesis del ARN es catalizada generalmente por una enzima - polimerasa de ARN - usar la DNA como plantilla. La iniciación de la síntesis comienza con el atascamiento de la enzima a una secuencia del promotor en la DNA (" generalmente encontrado; upstream" de un gene). La hélice doble de la DNA es desenrollada por la actividad de Helicase de la enzima. La enzima entonces progresa a lo largo del filamento de la plantilla en 3' - > la dirección 5' dirección, sintetizando una molécula complementaria del ARN con el alargamiento que ocurre en los 5' - > 3'. La secuencia de la DNA también dicta donde ocurrirá la terminación de la síntesis del ARN.

Hay también un número de polimerasas de ARN ARN-dependientes también que utilizan el ARN como su plantilla para la síntesis de un nuevo filamento del ARN. Por ejemplo, un número de virus del ARN (tales como virus de la polio) utilizan este tipo de enzima para replegar su material genético. También, se sabe que las polimerasas de ARN ARN-dependientes están requeridas para el camino de interferencia del ARN en muchos organismos.

Papeles biológicos

ARN de mensajero (mRNA)

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l ARN de mensajero El ARN de mensajero es el ARN que lleva la información de la DNA a los sitios del ribosoma de la síntesis de la proteína en la célula. En células eucarióticas, una vez que el mRNA se ha transcrito de la DNA, es " processed" antes de ser exportada del núcleo en el citoplasma, donde está limitado a los ribosomas y a traducido en su forma correspondiente de la proteína con la ayuda TRNA . En las células procarióticas, que no tienen compartimientos del núcleo y del citoplasma, el mRNA puede atar a los ribosomas mientras que se está transcribiendo de la DNA. Después de una cantidad determinada de tiempo el mensaje degrada en sus nucleótidos componentes con la ayuda de las ribonucleasa

Cierto RNAs puede catalizar reacciones químicas tales como corte y que ligan otras moléculas del ARN, y la catálisis de la formación del enlace de péptido en el ribosoma ; el rRNA es extremadamente abundante y compone el 80% del 10  el mg/ml ARN encontró en un citoplasma eucariótico típico.

El ARN de la transferencia es una pequeña cadena del ARN de cerca de 80 nucleótidos que transfiere un aminoácido específico a una cadena growing del polipéptido en el sitio ribosomal de la síntesis de la proteína, durante la traducción . Tiene sitios para el accesorio del aminoácido y una región del anticodón para el reconocimiento del codón que ata a una secuencia específica en la cadena del ARN de mensajero con la vinculación del hidrógeno. Genes del upregulate de algunos miRNAs en lugar de otro (activación del ARN). Mientras que pequeño RNAs de interferencia (siRNA; 20-25  el NT) es producido a menudo por avería del ARN viral, allí es también fuentes endógenas de siRNAs. los siRNAs actúan con interferencia del ARN en una manera similar a los miRNAs. Los animales tienen RNAs Piwi-que obra recíprocamente (piRNA; 29-30  NT) cuáles son activos en las células de Germline y son probablemente una defensa contra el Transposons y desempeñan un papel en el Gametogenesis . La inactivación del cromosoma X en mamíferos femeninos es causada por el Xist, un ARN que cubra un cromosoma de X, inactiving lo. El RNAs antisentido es extenso entre bacterias; la mayoría del downregulate un gene, pero algunos es activadores de la transcripción.

Modificación del ARN

El ARN se puede modificar después de la transcripción no sólo por el que empalma, pero también haciendo sus nucleótidos modificar a otros nucleótidos que el A, el C, el G y el U .

En eucariotas, las modificaciones de los nucleótidos del ARN son dirigidas generalmente por el pequeño RNAs del nucléolo (snoRNA; 60-300  el NT), encontró en el nucleolo y los cuerpos cajal . los snoRNAs se asocian a las enzimas y las dirigen a un punto en un ARN basepairing a ese ARN. Estas enzimas entonces realizan la modificación del nucleótido. el rRNA y el tRNA se modifican extensivamente, pero el snRNA y el mRNA pueden también ser la blanco de la modificación baja.

¡RNA< Double-stranded! -- Esta sección se liga del interferón -->

El ARN Double-stranded (dsRNA) es ARN con dos filamentos complementarios, similares a la DNA encontrada en todas las células. el dsRNA forma el material genético de algunos virus llamados los virus Double-stranded del ARN. En los eucariotas el ARN double-stranded largo tal como ARN viral puede accionar interferencia del ARN, donde las moléculas cortas del dsRNA llamadas SiRNAs (pequeño RNAs de interferencia) pueden hacer las enzimas analizar mRNAs o el silencio específicos la expresión de genes. el siRNA puede también aumentar la transcripción de un gene, un proceso llamado la activación RNA.

Hipótesis del mundo del ARN

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la hipótesis del mundo del ARN La hipótesis del mundo del ARN propone que las formas más tempranas de vida confiaran en el ARN para llevar la información genética (como la DNA ahora hace) y para catalizar el bioquímico de las reacciones como una enzima . Según esta hipótesis, los descendientes de estos lifeforms tempranos integraron gradualmente la DNA y las proteínas en su metabolismo.

Estructura secundaria

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l [[estructura del ARN]] La forma funcional de solas moléculas trenzadas del ARN, apenas como las proteínas, requiere con frecuencia una estructura terciaria específica. El andamio para esta estructura es proporcionado por los elementos estructurales secundarios que son enlaces de hidrógeno dentro de la molécula. Esto lleva a varios el " reconocible; domains" de la estructura secundaria como lazos de horquilla bombea y los lazos internos. Ha habido una cantidad significativa de investigación dirigida en el problema de la predicción de la estructura del ARN.

Las herramientas en línea para la predicción mínima de la estructura de la energía libre de solas secuencias son proporcionadas por MFOLD y RNAfold.

Los estudios comparativos de las estructuras conservadas del ARN son más exactos y proporcionan la información evolutiva. Las herramientas en línea de cómputo razonables y exactas para el plegamiento de la alineación son proporcionadas por KNetFold, RNAalifold y Pfold.

Un paquete de programas de la predicción de la estructura del ARN está también disponible para Windows: RNAstructure.

Una base de datos de las secuencias del ARN y de las estructuras secundarias está disponible de Rfam, análisis y los acoplamientos a las herramientas de análisis del ARN están disponibles de Wikiomics.

ARN terapéutico

Un oligonucleótido del ARN que es complementario a un mRNA atará a él y activa la maquinaria de interferencia del ARN que degradará la mayor parte de el mRNA de un gene, de tal modo golpeando abajo la expresión de un gene indeseado tal como un Oncogene o un gene viral. El ARN es de breve duración en la célula así que el oligonucleótido tiene que tener varios cambios químicos para resistir la degradación. El Vitravene es un ejemplo de una droga antisentido del oligonucleótido, él inhibe un gene del citomegalovirus . Otro ARN terapéutico posible podría ser los ribozymes que atan a RNAs específico y los hienden.

Lista de RNAs

Historia

Los ácidos nucléicos fueron descubiertos en 1868 por el Friedrich Miescher, que llamó el “nuclein material” puesto que fue encontrado en el núcleo. Fue descubierto más adelante que las células procarióticas, que no tienen un núcleo, también contienen los ácidos nucléicos. El papel del ARN en síntesis de la proteína había sido sospechado desde 1939, basado en los experimentos realizados por el Torbjörn Caspersson, el Jean Brachet y el Gato Schultz . Gerard Marbaix aisló el primer ARN de mensajero, para la hemoglobina del conejo, y encontrado le inducido la síntesis de la hemoglobina después de la inyección en oocytes. Finalmente, el Severo Ochoa descubrió cómo se sintetiza el ARN, Ochoa que ganaba el Premio Nobel 1959 Del para la medicina . La secuencia de los 77 nucleótidos de un ARN de la levadura fue encontrada por el Roberto W. Holley en 1965, ganando Holley el Premio Nobel 1968 Del para la medicina . En 1976, el Gualterio Fiers y su equipo en la universidad de Gante determinaron la primera secuencia de nucleótido completa de un genoma del virus del ARN, que del bacteriófago MS2 . En el principio de los 90 fue encontrado que los genes introducidos pueden silenciar genes endógenos homólogos en plantas. En el tiempo casi igual, 22 el NT RNAs largo, ahora conocido como microRNAs, fue encontrado para tener un papel en el desarrollo de los elegans C.
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