Pagrindinė molekulinės biologijos dogma rodo, kad DNR yra informacija, skirta koduoti visus mūsų b altymus, o trys skirtingi RNR tipai šį kodą gana pasyviai paverčia polipeptidais. Visų pirma, pasiuntinio RNR (mRNR) perneša b altymo planą iš ląstelės DNR į ribosomas, kurios yra „mašinos“, kontroliuojančios b altymų sintezę. Tada RNR (tRNR) perkelia atitinkamas aminorūgštis į ribosomą, kad jos būtų įtrauktos į naują b altymą. Tuo tarpu pačios ribosomos daugiausia sudarytos iš ribosomų RNR (rRNR) molekulių.
Tačiau per pusę amžiaus nuo tada, kai buvo sukurta DNR struktūra, mokslininkai sužinojo, kad RNR vaidina daug svarbesnį vaidmenį nei tik dalyvaujanti b altymų sintezėje. Pavyzdžiui, buvo nustatyta, kad daugelis RNR tipų yra katalizinės, tai reiškia, kad jos atlieka biochemines reakcijas taip pat, kaip ir fermentai. Be to, buvo nustatyta, kad daugelis kitų RNR rūšių atlieka sudėtingus reguliavimo vaidmenislangeliai.
Taigi, RNR molekulės atlieka daugybę vaidmenų tiek normaliuose ląstelių procesuose, tiek ligos būsenose. Paprastai tos RNR molekulės, kurios neįgyja iRNR formos, vadinamos nekoduojančiomis, nes jos nekoduoja b altymų. Nekoduojančių mRNR dalyvavimas daugelyje reguliavimo procesų. Jų paplitimas ir funkcijų įvairovė lėmė hipotezę, kad „RNR pasaulis“gali būti anksčiau už DNR ir RNR funkcijų evoliuciją ląstelėje, dalyvavimą b altymų biosintezėje.
Nekoduojančios RNR eukariotuose
Eukariotuose yra keletas nekoduojančių RNR atmainų. Visų pirma, jie perneša RNR (tRNR) ir ribosominę RNR (rRNR). Kaip minėta anksčiau, tiek tRNR, tiek rRNR vaidina svarbų vaidmenį verčiant mRNR į b altymus. Pavyzdžiui, Francis Crick pasiūlė, kad egzistuoja adapterio RNR molekulės, kurios galėtų prisijungti prie mRNR nukleotidų kodo ir taip palengvinti aminorūgščių perkėlimą į augančias polipeptidines grandines.
Hoagland ir kt. darbas. (1958) iš tikrųjų patvirtino, kad tam tikra ląstelių RNR dalis buvo kovalentiškai susieta su aminorūgštimis. Vėliau faktas, kad rRNR buvo struktūrinis ribosomų komponentas, rodo, kad, kaip ir tRNR, rRNR taip pat nekoduoja.
Be rRNR ir tRNR, eukariotinėse ląstelėse yra daugybė kitų nekoduojančių RNR. Šios molekulės padeda atlikti daugelį svarbių RNR energijos kaupimo funkcijų ląstelėje, kurios vis dar yra išvardytos ir apibrėžtos. Šios RNR dažnai vadinamos mažomis reguliavimo RNR (sRNR).eukariotuose jie buvo toliau klasifikuojami į keletą subkategorijų. Kartu reguliuojančios RNR veikia derindamos papildomus bazių poravimus, kompleksų susidarymą su b altymais ir savo fermentinį aktyvumą.
Maža branduolinė RNR
Vieną svarbią mažų reguliuojančių RNR subkategoriją sudaro molekulės, žinomos kaip mažos branduolinės RNR (snRNR). Šios molekulės vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant genus per RNR sujungimą. SnRNR randamos branduolyje ir paprastai yra glaudžiai susijusios su b altymais kompleksuose, vadinamuose snRNP (maži branduoliniai ribonukleoproteinai, kartais vadinami „snurpsais“). Dažniausios iš šių molekulių yra U1, U2, U5 ir U4/U6 dalelės, kurios dalyvauja pre-mRNR susijungime, kad susidarytų brandi mRNR.
MicroRNA
Kita labai tyrėjus dominanti tema yra mikroRNR (miRNR), kurios yra mažos reguliuojančios RNR, maždaug 22–26 nukleotidų ilgio. MiRNR buvimas ir jų susitraukimo funkcijos RNR ląstelėje, reguliuojančios genus, iš pradžių buvo aptiktos nematode C. elegans (Lee ir kt., 1993; Wightman ir kt., 1993). Nuo miRNR atradimo jie buvo identifikuoti daugelyje kitų rūšių, įskaitant muses, peles ir žmones. Iki šiol buvo nustatyti keli šimtai miRNR. Gali būti daug daugiau (He & Hannon, 2004).
Įrodyta, kad MiRNR slopina genų ekspresiją slopindamos vertimą. Pavyzdžiui, miRNR, kurias koduoja C. elegans, lin-4 ir let-7,jungiasi prie savo mRNR taikinių 3'-netransliuojamo regiono, užkertant kelią funkcinių b altymų susidarymui tam tikrose lervos vystymosi stadijose. Iki šiol dauguma tirtų miRNR kontroliuoja genų ekspresiją, prisijungdamos prie tikslinių mRNR per netobulą bazių poravimą ir vėlesnį transliacijos slopinimą, nors buvo pastebėtos kai kurios išimtys.
Papildomi tyrimai rodo, kad miRNR taip pat atlieka svarbų vaidmenį sergant vėžiu ir kitomis ligomis. Pavyzdžiui, miR-155 rūšis yra praturtinta B ląstelėmis, gautomis iš Burkitt limfomos, o jos seka taip pat koreliuoja su žinoma chromosomų translokacija (DNR mainai tarp chromosomų).
Maža trukdanti RNR
Maža trukdanti RNR (siRNR) yra kita RNR klasė. Nors šios molekulės yra tik 21–25 bazinių porų ilgio, jos taip pat nutildo genų ekspresiją. Visų pirma, viena dvigrandės siRNR molekulės grandinė gali būti įtraukta į kompleksą, vadinamą RISC. Šis RNR turintis kompleksas gali slopinti mRNR molekulės, kurios seka yra komplementari RNR komponentui, transkripciją.
MiRNR pirmiausia buvo identifikuotos pagal jų dalyvavimą RNR trukdžiuose (RNAi). Jie galėjo išsivystyti kaip gynybos mechanizmas nuo dvigrandžių RNR virusų. SiRNR gaunami iš ilgesnių nuorašų procese, panašiame į tą, kurio metu atsiranda miRNR, o abiejų tipų RNR apdorojimas apima tą patį fermentąKauliukas. Atrodo, kad šios dvi klasės skiriasi savo slopinimo mechanizmais, tačiau buvo rasta išimčių, kai siRNR elgiasi labiau būdinga miRNR ir atvirkščiai (He & Hannon, 2004).
Maža branduolinė RNR
Eukariotų branduolyje branduolys yra struktūra, kurioje vyksta rRNR apdorojimas ir ribosomų surinkimas. Molekulės, vadinamos mažomis nukleolinėmis RNR (snoRNR), buvo išskirtos iš nukleolinių ekstraktų dėl jų gausos šioje struktūroje. Šios molekulės veikia apdorodamos rRNR molekules, o tai dažnai sukelia specifinių nukleozidų metilinimą ir pseudouridilinimą. Modifikacijas tarpininkauja viena iš dviejų snoRNR klasių: C/D-box arba H/ACA-box šeimos, kurios paprastai apima atitinkamai metilo grupių pridėjimą arba uradino izomerizaciją nesubrendusiose rRNR molekulėse.
Nekoduojančios RNR prokariotuose
Tačiau eukariotai nepatraukė rinkos į nekoduojančias RNR, turinčias specifines reguliavimo energijos funkcijas ląstelėje esančioms RNR. Bakterijos taip pat turi mažų reguliuojančių RNR klasę. Bakterijų rRNR dalyvauja procesuose nuo virulentiškumo iki perėjimo iš augimo į stacionarią fazę, kuri įvyksta, kai bakterija susiduria su maistinių medžiagų trūkumu.
Vienas bakterinės rRNR pavyzdžių yra 6S RNR, randama Escherichia coli. Ši molekulė buvo gerai apibūdinta, jos pradinė seka buvo nustatyta 1980 m. 6S RNRyra išsaugotas daugelyje bakterijų rūšių, o tai rodo svarbų vaidmenį genų reguliavime.
Nustatyta, kad RNR veikia RNR polimerazės (RNAP), molekulės, transkribuojančios RNR pasiuntinį iš DNR, aktyvumą. 6S RNR slopina šį aktyvumą, prisijungdama prie polimerazės subvieneto, kuris augimo metu stimuliuoja transkripciją. Dėl šio mechanizmo 6S RNR slopina aktyvų augimą stimuliuojančių genų ekspresiją ir padeda ląstelėms patekti į stacionarią fazę (Jabri, 2005).
Riboswitches
Genų reguliavimą – tiek prokariotuose, tiek eukariotuose – įtakoja RNR reguliavimo elementai, vadinami ribojungikliais (arba RNR jungikliais). Riboswitchai yra RNR jutikliai, kurie aptinka ir reaguoja į aplinkos arba metabolinius signalus ir taip daro įtaką genų ekspresijai.
Paprastas šios grupės pavyzdys yra temperatūros jutiklio RNR, randama bakterijų patogeno Listeria monocytogenes virulentiškumo genuose. Kai ši bakterija patenka į šeimininką, pakilusi temperatūra šeimininko kūno viduje ištirpdo antrinę segmento struktūrą 5' netransliuojamoje iRNR srityje, kurią gamina bakterinis prfA genas. Dėl to antrinėje struktūroje atsiranda pakitimų.
Įrodyta, kad papildomi ribojungikliai reaguoja į karščio ir šalčio sukrėtimus įvairiuose organizmuose ir taip pat reguliuoja metabolitų, tokių kaip cukrus ir aminorūgštys, sintezę. Nors atrodo, kad riboswitches dažniau pasitaiko prokariotuose, daug jų buvo rasta ir eukariotinėse ląstelėse.
