Cao Đăng Nguyên, Hồ Trung Thông 1 Protein và vai trò sinh học của chúng

Phân tử  RNA có cấu tạo tương tự DNA với ba điểm khác biệt sau:

-  Phân tử RNA là chuỗi đơn.

-  Đường pentose của phân tử RNA là ribose thay vì deoxyribose.

-  Thymine, một trong bốn loại base hình thành nên phân tử DNA, được thay thế bằng uracil trong phân tử RNA.

Cấu trúc và chức năng của RNA có sự biến đổi rõ rệt. Về cơ bản RNA chỉ là chất mang thông tin di truyền ở virus, sau đó người ta chứng minh rằng chúng không những đóng vai trò cơ bản ở việc chuyển thông tin di truyền mà còn có vai trò cấu trúc khi tạo nên phức hệ RNA-protein.

Theo một lý thuyết tiến hóa mà đại diện là Manfred Eigen, RNA là chất mang thông tin di truyền, thành viên trung gian của sự biểu hiện gene, thành phần cấu tạo và là chất xúc tác. Nhóm OH rượu ở vị trí thứ hai của ribose cần thiết cho đa chức năng làm nhiễu loạn sự tạo thành sợi kép, qua đó làm tăng độ không bền vững của liên kết phosphodiester.

Trong tế bào có ba loại RNA chính, có các chức năng khác nhau:

2.4.2.1 Các RNA thông tin (mRNA)

mRNA là bản sao của những trình tự nhất định trên phân tử DNA, có vai trò trung tâm là chuyển thông tin mã hóa trên phân tử DNA đến bộ máy giải mã thành phân tử protein tương ứng. Các RNA có cấu trúc đa dạng, kích thước nhỏ hơn so với DNA vì chỉ chứa thông tin mã hóa cho một hoặc vài protein và chỉ chiếm khoảng 2-5% tổng số RNA trong tế bào. 

Ở Escherichia coli, kích thước trung bình của một phân tử mRNA khoảng 1,2 kb.

2.4.2.2 RNA vận chuyển (tRNA)

tRNA làm nhiệm vụ vận chuyển các amino acid hoạt hóa đến ribosome để tổng hợp protein từ các mRNA tương ứng. Có ít nhất một loại tRNA cho một loại amino acid. tRNA vận chuyển chứa khoảng 75 nucleotide (có trọng lượng khoảng 25 kDa), là phân tử RNA nhỏ nhất. Các tRNA có cấu trúc dạng cỏ ba lá (hình 2.7). Cấu trúc này được ổn định nhờ các liên kết bổ sung hiện diện ở nhiều vùng của phân tử tRNA. Hai vị trí không có liên kết bổ sung đóng vai trò đặc biệt quan trọng đối với chức năng của tRNA:

-  Trình tự anticodon gồm ba nucleotide.

-  Trình tự CCA, có khả năng liên kết cộng hóa trị với một amino acid đặc trưng.

2.4.2.3 RNA ribosome (rRNA)

rRNA là thành phần cơ bản của ribosome, vừa đóng vai trò xúc tác và cấu trúc trong sự tổng hợp protein.

Tùy theo hệ số lắng, rRNA được chia thành nhiều loại: ở eukaryote có rRNA 28S, 18S, 5,8S và 5S, còn các rRNA ở E. coli có ba loại: 23S, 16S và 5S.

rRNA chiếm  nhiều nhất trong ba loại RNA (80% tổng số RNA tế bào), tiếp đến là tRNA và mRNA chỉ chiếm 5%.

2.4.2.4 Một số loại RNA khác

- snRNA (small nuclear) là những phân tử RNA nhỏ  tham gia vào ghép nối các exon.

- hn RNA( heterogenous nuclear) là những RNA không đồng nhất ở nhân tế bào.

- scRNA (small cytoplasmic) là những RNA nhỏ tế bào chất.

Nhìn chung tất cả RNA trong tế bào đều được tổng hợp nhờ enzyme RNA polymerase. Enzyme này đòi hỏi những thành phần sau đây:

-  Một khuôn mẫu, thường là DNA sợi đôi.

-  Tiền chất hoạt hóa:  Bốn ribonucleoside triphosphate: ATP, GTP, UTP và CTP.

Sinh tổng hợp RNA giống DNA ở một số điểm, thứ nhất hướng tổng hợp là 5’  3’, thứ hai là cơ chế kéo dài giống nhau: nhóm 3’-OH ở đầu cuối của chuỗi tổng hợp là vị trí gắn kết của nucleoside triphosphate tiếp theo. Thứ ba, sự tổng hợp xảy ra do thủy phân pyrophosphate.

Tuy nhiên, khác với DNA là RNA không đòi hỏi mồi (primer). Ngoài ra RNA polymerase không có hoạt tính nuclease để sửa chữa khi các nucleotide bị gắn nhầm.

Cả ba loại RNA trong tế bào được tổng hợp trong E. coli  nhờ một loại RNA polymerase. Ở động vật có vu,́ các RNA khác nhau được tổng hợp bằng các loại RNA polymerase khác nhau.

 

Tài liệu tham khảo

Tài liệu tiếng Việt

Trần Thị Ân, Đái Duy Ban, Nguyễn Hữu Chấn, Đỗ Đình Hồ, Lê Đức Trình, 1980. Hoá sinh học. NXB Y học, Hà Nội.

Phạm Thị Trân châu, Trần Thị Áng, 1999. Hoá sinh học. NXB Giáo dục, Hà Nội.

Hồ Huỳnh Thuỳ Dương, 1998. Sinh học phân tử. NXB Giáo dục, Hà Nội.

Phạm Thành Hổ, 2001. Di truyền học, (tái bản lần thứ 3). NXB Giáo dục, thành phố Hồ Chí Minh.

Tài liệu tiếng Anh

Lodish, H., 2003.  Molecular Cell Biology. 5^th Ed. E-book.

Nelson D. L., Cox M. M., 2005. Lehninger Principles of Biochemistry, Fourth Edition. Freeman and Company, New York, USA.

Chương 3

HÓA HỌC CARBOHYDRATE