一般性
RNA、またはリボ核酸は、遺伝子のコード化、解読、調節、および発現のプロセスに関与する核酸です。遺伝子は多かれ少なかれ長いDNAのセグメントであり、タンパク質合成の基本的な情報が含まれています。
図：RNA分子の窒素塩基。 wikipedia.orgから
非常に簡単に言えば、RNAはDNAに由来し、DNAとタンパク質の間の遷移分子を表します。一部の研究者は、それを「DNAの言語をタンパク質の言語に翻訳するための辞書」と呼んでいます。
RNA分子は、鎖状のさまざまな数のリボヌクレオチドの結合に由来し、リン酸基、窒素塩基、およびリボースと呼ばれる5炭素糖が、各単一リボヌクレオチドの形成に関与します。
RNAとは何ですか？
RNA、またはリボ核酸は、核酸のカテゴリーに属する生体高分子であり、DNAからのタンパク質の生成において中心的な役割を果たします。
タンパク質（生体高分子も）の生成には、タンパク質合成と呼ばれる一連の細胞プロセスが含まれます。
DNA、RNA、タンパク質は、生物の細胞の生存、発達、適切な機能を確保するために不可欠です。
DNAとは何ですか？
DNA、またはデオキシリボ核酸は、RNAとともに他の天然に存在する核酸です。
デオキシリボ核酸は、リボ核酸と構造的に類似しており、生物の細胞に含まれる「遺伝子の貯蔵庫」である遺伝的遺産です。 RNAの形成、そして間接的にはタンパク質の形成はDNAに依存します。
RNAの歴史
図：リボースとデオキシリボース
RNAの研究は、フリードリッヒ・ミーシェルが核酸を発見した1868年以降に始まりました。
この点で最初に輸入された発見は、「20世紀の50年代の後半から60年代の前半」の間にさかのぼります。これらの発見に参加した科学者の中で、セベロ・オチョア、アレックス・リッチ、デビッド・デイビス、ロバート・ホリーは特に言及する価値があります。
1977年、フィリップ・シャープとリチャード・ロバーツが率いる研究者グループが、 スプライシング イントロンの。
1980年、トーマス・チェックとシドニー・アルトマンはリボザイムを特定しました。
*注：それらが何であるかを知るために スプライシング イントロンとリボザイムについては、ANNの合成と機能に関する章を参照してください。
構造
化学的生物学的観点から、RNAは生体高分子です。生体高分子は大きな天然分子であり、モノマーと呼ばれる多くの小さな分子単位が鎖またはフィラメントで結合した結果です。
RNAを構成するモノマーはヌクレオチドです。
ANNは通常単一のチェーンです
RNA分子は通常、ヌクレオチドの一本鎖（ポリヌクレオチド鎖）で構成されています。
細胞のRNAの長さは、100ヌクレオチド未満から数千ヌクレオチドまでさまざまです。
構成ヌクレオチドの数は、問題の分子が果たす役割によって異なります。
DNAとの比較
RNAとは異なり、DNAは一般に2本のヌクレオチド鎖で構成される生体高分子です。
一緒に結合すると、これらの2つのポリヌクレオチドフィラメントは反対の向きを持ち、一方を他方に包み込み、「二重らせん」として知られる二重らせんを形成します。
一般的なヒトDNA分子には、鎖あたり約33億ヌクレオチドが含まれている可能性があります。
ヌクレオチドの一般的な構造
定義上、ヌクレオチドは核酸RNAおよびDNAを構成する分子単位です。
構造の観点から、一般的なヌクレオチドは、次の3つの要素の結合から生じます。
- リン酸の誘導体であるリン酸基。
- ペントース、つまり5個の炭素原子を持つ糖。
- 芳香族複素環式分子である窒素塩基。
ペントースは、リン酸基と窒素塩基が結合するため、ヌクレオチドの中心的な要素を表します。
図：核酸の一般的なヌクレオチドを構成する要素。見てわかるように、リン酸基と窒素塩基は糖に結合します。
ペントースとリン酸基を一緒に保持する化学結合はホスホジエステル結合であり、ペントースと窒素塩基を結合する化学結合はN-グリコシド結合です。
RNAのペントースは何ですか？
前提：化学者は、研究と説明を簡素化するような方法で、有機分子を構成する炭素に番号を付けることを考えました。したがって、ここでは、ペントースの5つの炭素が次のようになります。炭素1、炭素2、炭素3、炭素4、炭素5。番号を割り当てる基準は非常に複雑であるため、説明を省略するのが適切であると考えます。
RNAのヌクレオチド構造を区別する5炭素糖はリボースです。
リボースの5つの炭素原子のうち、それらは特別な言及に値します：
- NS カーボン1、それはN-グリコシド結合を介して窒素塩基に結合するものだからです。
- NS カーボン2RNAヌクレオチドのペントースとDNAヌクレオチドのペントースを区別するのはそれだからです。RNAの2つの炭素に接続されているのは酸素原子と水素原子で、これらが一緒になってOHヒドロキシル基を形成します。
- NS カーボン3、それは2つの連続したヌクレオチド間の結合に関与するものだからです。
- NS カーボン5、それはホスホジエステル結合を介してリン酸基を結合するものだからです。
糖リボースが存在するため、RNAのヌクレオチドはリボヌクレオチドの特定の名前を取ります。
DNAとの比較
DNAヌクレオチドを構成するペントースはデオキシリボースです。
デオキシリボースは、炭素2に酸素原子がないという点でリボースとは異なります。
したがって、RNAの5炭素糖を特徴付けるヒドロキシル基OHを欠いています。
デオキシリボース糖が存在するため、DNAヌクレオチドはデオキシリボヌクレオチドとしても知られています。
ヌクレオチドと窒素ベースの種類
RNAには4種類のヌクレオチドがあります。
これらの4つの異なるタイプのヌクレオチドを区別するのは、窒素塩基だけです。
したがって、明らかな理由から、RNAの窒素塩基は4であり、具体的には、アデニン（Aと略記）、グアニン（G）、シトシン（C）、およびウラシル（U）です。
アデニンとグアニンは、プリン、二重環芳香族複素環式化合物のクラスに属します。
一方、シトシンとウラシルは、単環芳香族複素環式化合物であるピリミジンのカテゴリーに分類されます。
DNAとの比較
DNAのヌクレオチドを区別する窒素塩基は、ウラシルを除いてRNAの窒素塩基と同じです。後者の代わりに「c」はチミン（T）と呼ばれる窒素塩基であり、これはピリミジンのカテゴリーに属します。
ヌクレオチド間のリンク
RNA鎖を形成する各ヌクレオチドは、ペントースの炭素3と直後のヌクレオチドのリン酸基との間のホスホジエステル結合によって次のヌクレオチドに結合します。
RNA分子の終わり
RNAの任意のポリヌクレオチド鎖は、5「末端」（「末端5プライム」と読む）および「末端3」（「末端3プライム」と読む）として知られる2つの末端を有する。
慣例により、生物学者および遺伝学者は、「エンド5」がRNA鎖のヘッドを表し、「エンド3」がそのテールを表すことを確立しました。
化学的観点から、「5末端」はポリヌクレオチド鎖の最初のヌクレオチドのリン酸基と一致し、「3末端」は同じ鎖の最後のヌクレオチドの炭素3に配置されたヒドロキシル基と一致します。
遺伝学および分子生物学の本では、任意の核酸のポリヌクレオチドフィラメントが次のように記述されているのはこの組織に基づいています：P-5 "→3" -OH（*注：文字Pは "を示しますリン酸基のリンの原子）。
5つの「末端と3」末端の概念を単一のヌクレオチドに適用すると、後者の「5末端」は炭素5に結合したリン酸基であり、その3 "末端は炭素3に結合したヒドロキシル基です。
どちらの場合も、s "は読者に数値の再発に注意を向けるように促します：末端5"-炭素5のリン酸基と末端3 "-炭素3のヒドロキシル基。
位置
生物の有核（すなわち核）細胞では、RNA分子は核と細胞質の両方に見られます。
この幅広い局在化は、主人公としてRNAを有する細胞プロセスのいくつかが核に位置し、他のプロセスは細胞質で起こるという事実に依存しています。
DNAとの比較
真核生物のDNA（したがってヒトDNAも）は細胞核の内部にのみ存在します。
- RNAはDNAよりも小さな生体分子であり、通常はヌクレオチドの一本鎖で構成されています。
- リボ核酸のヌクレオチドを構成するペントースはリボースです。
- RNAヌクレオチドはリボヌクレオチドとしても知られています。
- 核酸RNAは4つの窒素塩基のうち3つだけをDNAと共有します。実際、チミンの代わりに窒素塩基のウラシルを持っています。
- RNAは、核から細胞質まで、細胞のさまざまな区画に存在する可能性があります。
合成
RNA合成プロセスは、その主役として、RNAポリメラーゼと呼ばれる細胞内酵素（すなわち、細胞内に位置する）を持っています（N.B：酵素はタンパク質です）。
細胞のRNAポリメラーゼは、同じ細胞の核内に存在するDNAを、まるでテンプレートであるかのように使用してRNAを作成します。
言い換えれば、DNAが報告するものを別の言語、つまり「RNA」の言語で転写するのは一種のコピー機です。
さらに、RNAポリメラーゼの働きによるこのRNA合成のプロセスは、転写の学名を取ります。
人間などの真核生物は、RNAポリメラーゼI、RNAポリメラーゼII、RNAポリメラーゼIIIの3つの異なるクラスのRNAポリメラーゼを持っています。
RNAポリメラーゼの各クラスは、特定のタイプのRNAを作成します。これは、読者が次の章で確認できるように、細胞の生命の文脈で異なる生物学的役割を果たします。
RNAポリメラーゼのしくみ
「RNAポリメラーゼは次のことができます。
- DNA上で、転写を開始する部位を認識し、
- DNAに結合し、
- DNAの2つのポリヌクレオチド鎖（窒素塩基間の水素結合によって一緒に保持されている）を分離して、1つの鎖のみに作用するようにします。
- RNA転写物の合成を開始します。
これらの各ステップは、「RNAポリメラーゼが転写プロセスを実行しようとしているときはいつでも実行されます。したがって、これらはすべて必須のステップです」。
RNAポリメラーゼは、5 "→3"方向にRNA分子を合成します。新生RNA分子にリボヌクレオチドを追加すると、3 "→5"方向にテンプレートDNA鎖に移動します。
RNA転写の修飾
その転写後、RNAは次のようないくつかの修飾を受けます：両端のヌクレオチドのいくつかの配列の追加、いわゆるイントロンの喪失（ スプライシング） NS。
したがって、元のDNAセグメントと比較して、結果として得られるRNAには、ポリヌクレオチド鎖の長さにいくつかの違いがあります（一般的に短い）。
タイプ
RNAにはさまざまな種類があります。
最もよく知られており、研究されているのは、「トランスポートRNA（またはトランスファーRNAまたはtRNA）」、「メッセンジャーRNA（またはメッセンジャーRNAまたはmRNA）」、「リボソームRNA（またはリボソームRNAまたはrRNA）」および小核RNA（または 核内低分子RNA またはsnRNA）。
それらは異なる特定の役割を果たしますが、tRNA、mRNA、rRNA、およびsnRNAはすべて、DNAに存在するヌクレオチド配列から始まるタンパク質の合成という共通の目標の実現に貢献します。
まだ他の種類のRNA
真核生物の細胞では、研究者らは上記の4つに加えて他の種類のRNAを発見しました。例えば：
- 長さが20ヌクレオチドをわずかに超える鎖であるマイクロRNA（またはmiRNA）、e
- リボザイムを構成するRNAリボザイムは、酵素のように触媒活性を持つRNA分子です。
miRNAとリボザイムも、tRNA、mRNAなどと同様にタンパク質合成プロセスに関与します。
関数
RNAは、DNAとタンパク質の間を通過する生体高分子、つまり分子単位がアミノ酸である長い生体高分子を表します。
RNAは、DNAのヌクレオチドセグメント（いわゆる遺伝子）をタンパク質のアミノ酸に翻訳できるため、遺伝情報の辞書に匹敵します。
「RNA」が果たす機能的役割の最も頻繁な説明の1つは、次のとおりです。RNAは、「遺伝子のコード化、解読、調節、および発現に関与する核酸」です。
「RNAは、いわゆる分子生物学のセントラルドグマの3つの重要な要素の1つであり、次のように述べています。」DNAから「RNAが派生し、そこからタンパク質が派生する」（DNA→RNA→タンパク質）。
転写と翻訳
簡単に言えば、転写は、DNAから始まるRNA分子の形成につながる一連の細胞反応です。
一方、翻訳は、転写プロセス中に生成されたRNA分子から始まり、タンパク質の生成で終了する一連の細胞プロセスです。
生物学者や遺伝学者は、ヌクレオチドの言語からアミノ酸の言語に移るので、「翻訳」という用語を作り出しました。
タイプと機能
転写および翻訳プロセスでは、前述のすべてのタイプのRNAが主人公（tRNA、mRNAなど）と見なされます。
- mRNAはタンパク質をコードするRNA分子です。言い換えれば、mRNAはヌクレオチドをタンパク質のアミノ酸に翻訳するプロセスの前のタンパク質です。
mRNAは、転写後にいくつかの修飾を受けます。 - TRNAは非コードRNA分子ですが、それでもタンパク質の形成に不可欠です。実際、それらは、mRNA分子が報告するものを解読する上で重要な役割を果たします。
「トランスポートRNA」という名前は、これらのRNAがアミノ酸を持っていることに由来しています。より正確には、各アミノ酸は特定のtRNAに対応します。
TRNAは、その配列内の3つの特定のヌクレオチドを介してmRNAと相互作用します。 - RRNAはリボソームを構成するRNA分子です。リボソームは複雑な細胞構造であり、mRNAに沿って移動し、タンパク質のアミノ酸をまとめます。
ジェネリックリボソームは、その中にいくつかの部位を含み、そこでtRNAを収容し、それらをmRNAと接触させることができます。ここで、上記の3つの特定のヌクレオチドがメッセンジャーRNAと相互作用します。 - SnRNAは、次のプロセスに関与するRNA分子です。 スプライシング イントロンは非コードmRNAの短いセグメントであり、タンパク質合成の目的には使用できません。
- リボザイムは、必要に応じてリボヌクレオチド鎖の切断を触媒するRNA分子です。
図：mRNAの翻訳。
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