Ce este ARN-ul?

Cercetătorii explică faptul că ARN-ul asigură transpunerea informațiilor genetice în proteine.

ARN-ul joacă un rol central în transformarea informațiilor genetice în proteine ale corpului, această moleculă conține, de asemenea, instrucțiunile genetice necesare pentru mulți viruși și, după cum speculează unii oameni de știință, a reprezentat un pas important în apariția și evoluția vieții pe Pământ, notează Live Science.

• Câte bombe nucleare au fost folosite în lume?
• De ce sunt toaletele albe?

ARN, acidul ribonucleic, și ADN, acidul dezoxiribonucleic, reprezintă acizii nucleici, una dintre cele trei sau patru clase de „macromolecule” majore considerate cruciale pentru viață. Celelalte sunt proteine și lipide, iar mulți oameni de știință plasează și carbohidrați în acest grup. Macromoleculele sunt molecule foarte mari, constând adesea în subunități repetate, astfel, ARN-ul și ADN-ul sunt alcătuite din subunități numite nucleotide.

Cei doi acizi nucleici fac „colaborează” pentru a crea proteine, acest proces, care are la bază informațiile genetice din acizii nucleici este atât de important pentru viață încât biologii o numesc „dogma centrală” a biologiei moleculare. Dogma, care descrie fluxul de informații genetice într-un organism, potrivit Universității de Stat din Oregon, spune că informațiile ADN sunt scrise sau „transcrise” ca informații ARN, iar informațiile ARN sunt scrise sau „traduse” în proteine.

„ARN-ul este biomolecula care leagă ADN-ul și proteinele”, explică Chuan He, un biolog al Universității din Chicago care studiază modificările ARN.

Din ce este format ARN-ul?

Capacitatea ARN-ului și a ADN-ului de a stoca și copia informațiile depinde de subunitățile nucleotidice repetate ale moleculelor și după cum explică cercetătorii, acestea sunt organizate în secvențe specifice, care pot fi citite ca litere într-un cuvânt. Fiecare nucleotidă are trei părți majore: o moleculă de glucoză, o grupare fosfat și un compus ciclic numit nucleobază sau bază. Zaharurile din diferite unități nucleotidice se leagă prin punți de fosfat pentru a crea polimerul repetitiv al unei molecule de ARN sau ADN.

Dar ARN-ul și ADN-ul pot face mai mult decât doar codifica secvențe „litere”; le pot și copia. Acest lucru poate avea loc deoarece bazele de pe un șir de ARN sau ADN se pot lipi de bazele de pe un alt șir, dar numai într-un mod foarte specific. Bazele se leagă numai cu parteneri „complementari”: C la G și A la U în ARN (sau A la T în cazul ADN). Astfel, ADN-ul servește drept șablon pentru transcrierea unei molecule de ARN, care reflectă secvența ADN, codificând o înregistrare a acesteia.

Un tip de ARN numit ARN mesager (ARNm) folosește această funcție de copiere pentru a transporta datele genetice de la ADN la ribozomi, componentele producătoare de proteine ale celulei. Ribozomii „citesc” secvențe de ARNm pentru a determina ordinea în care subunitățile proteice, aminoacizii, ar trebui să se alăture unei molecule proteice în creștere. Alte două specii de ARN completează procesul: ARN de transfer (ARNt) aduce aminoacizii specificați de ARNm în ribozomi, în timp ce ARN ribozomal (ARNr), care alcătuiește volumul unui ribozom, leagă aminoacizii împreună.

Rolul ARN-ului în reglarea activității genelor

În ultimele trei decenii, numărul tipurilor de ARN care au fost identificate a crescut, explică cercetătorii. Iar, în timp, cercetătorii au descoperit o multitudine de ARN-uri care fac ceva complet diferit: reglează genele. „Există un întreg set de ARN-uri care joacă roluri critice de reglementare”, influențând genele care se exprimă și în ce ritmuri, a spus dr. He.

Cele mai semnificative sunt ARN-urile cu interferență scurtă, siARN; microARN-urile, miARN și ARN-urile care interacționează cu piwi piARN-urile. În ceea ce privește siARN și miARN, acestea blochează activitatea genelor prin atașarea de secvențe complementare din ARNm. ARN-urile de reglementare activează apoi complexe de proteine care pot tăia ARNm sau le pot bloca traducerea.

Alte forme de ARN de reglementare includ ARN-urile necodificate, lncRNA, care afectează genele prin asocierea cu ADN și proteina numite cromatină. Aparent, ARNc poate funcționa pentru a activa sau a dezactiva secțiuni de cromatină, care împachetează ADN-ul într-o formă compactă în celulă, astfel încât genele din acea cromatină să fie exprimate sau inhibate. ARN-urile potențiale au efectul opus multor dintre cele de mai sus, crescând expresia anumitor gene prin mecanisme care nu au fost încă înțelese.

ARN-ul, apariția vieții și evoluția vieții

Organismele se bazează pe un sistem complicat de ADN, ARN și proteine pentru a transmite informații ereditare, iar oamenii de știință s-au întrebat mult timp cum ar fi putut să apară acest sistem în primele forme de viață. ARN oferă un răspuns logic, a explică dr. He: Această moleculă poate stoca atât informații genetice, cât și cataliza reacții, sugerând că organismele simple, timpurii, s-ar fi putut baza doar pe ARN.

În plus, spune He, baza de glucoză a ARN-ului, riboza, apare întotdeauna mai întâi în organisme, deoarece este mai ușor de realizat. Dezoxiriboza se creează apoi din riboză. „În cazul vieții, că ai mai întâi ARN-ul și apoi , mai târziu, apare și ADN-ul”.

În cadrul trecerii de la ADN la proteine, ARN are rolul unui intermediar, iar oamenii de știință s-au întrebat adesea de ce acesta nu a fost eliminată o parte a acestui sistem. Formele de viață simple, precum virusurile ADN, fac exact asta, explică dr. He. În mod similar, unii dintre cei mai cunoscuți patogeni, HIV, virusul răcelii obișnuite, cei ai gripei sau COVID-19, ascund toate informațiile lor genetice în ARN, fără un predecesor ADN.

Cu toate acestea, organismele mai complicate au nevoie de o reglementare genetică mult mai atentă. Astfel, majoritatea genomului nu codifică proteine, ci codifică părți ale genomului care reglează alte secvențe. Promotorii, de exemplu, pot activa sau dezactiva gene. Dr. He explică faptul că „nu vrei să transformi 3 miliarde de perechi de baze în secvență de proteine”. Folosirea resurselor celulare pe atâtea secvențe care nu codifică proteinele umane necesare „ar fi o risipă uriașă”. ARN face posibilă transcrierea specifică a fragmentelor codificatoare de proteine ale secvenței genetice în intermediarul ARNm.

Citește și:

Pe Marte ar fi putut să existe moleule organice precum ARN-ul

ARN-ul inhalabil, inovaţia care poate duce la remedii pentru o mare varietate de afecţiuni

Acesta ar putea fi modul în care viaţa s-a dezvoltat pe Pământ prin intermediul ARN-ului

Noi DOVEZI privind apariţia vieţii pe Terra. ARN-ul nu ar fi singura moleculă primordială