Rna چیست؟ مولکولی انعطافپذیر و چندکاره است که در ساخت پروتئینها، انتقال پیامهای ژنتیکی، تنظیم فعالیت ژنها و حتی در تولید واکسنهای RNA نقش دارد. بهعبارتی، اگر DNA نقشه ثابت و اصلی حیات باشد، RNA پیامرسان چابکیست که این نقشه را به مرحله اجرا میرساند. اگر میخواهید بدانید رنا چیست و اطلاعات بیشتری درباره مفهوم RNA، انواع آن، وظایف کلیدی و مهمترین تفاوتهای RNA و DNA کسب کنید، با این مقاله از مجله مایاسمارتژن همراه باشید.
RNA چیست؟ یک تعریف علمی اما ساده
RNA یا ریبونوکلئیک اسید، یکی از مولکولهای کلیدی حیات است که در بیشتر موجودات زنده و حتی بسیاری از ویروسها دیده میشود. این مولکول را میتوان یک زنجیره خطی و منظم دانست که از واحدهای کوچکتری بهنام ریبونوکلئوتید ساخته شده است و این واحدها با پیوندهای محکم فسفودیاستر کنار هم قرار گرفتهاند.
ساختار ویژه RNA باعث شده است نقشهای حیاتی و متنوعی در سلولها، از ذخیره و انتقال اطلاعات ژنتیکی گرفته تا مشارکت مستقیم در ساخت پروتئینها، بر عهده داشته باشد. برای توضیح سادهتر اینکه رنا چیست، میتوان آن را مولکولی از نوع اسیدنوکلئیک دانست که اغلب بهصورت تکرشتهای دیده میشود و اطلاعات ژنتیکی موجود در DNA را به بخشهای مسئول ساخت پروتئین منتقل میکند.
مای اسمارت ژن با ارائه چکاپهای تخصصی در حوزههای سلامت (شناسایی ریسکهای ژنتیکی بیماریها) نیاکان (شجره نامه ژنتیکی) تغذیه (نیازهای ضروری بدن و رژیم ژنتیک) شناختی (بررسی پتانسیلهای ذاتی و صفات روانشناختی برای توسعه فردی ) به شما کمک میکند تا تصمیماتی آگاهانه برای زندگیتان بگیرید. همین امروز مشاوره بگیرید.
برای دریافت مشاوره رایگان در زمینه تست های ژنتیکی متفاوت اطلاعات زیر را تکمیل کنید.
ساختار و اجزای تشکیلدهنده RNA چیست؟
رنا از از نوکلئوتیدهایی تشکیل شده که هر نوکلئوتید شامل سه بخش است:
- قند ریبوز: RNA حاوی قند ریبوز است. این قند با داشتن یک گروه هیدروکسیل (OH-) اضافی در کربن 2′ با قند دئوکسیریبوز موجود در DNA متفاوت است. حضور این گروه OH- باعث میشود RNA نسبت به DNA از پایداری کمتری برخوردار و مستعد هیدرولیز باشد.
- گروه فسفات: همچون DNA، رنا هم دارای گروه فسفات با بار منفی است.
- بازهای نیتروژندار: بازهای موجود در RNA شامل آدنین، گوانین، سیتوزین و یوراسیل هستند. یوراسیل در این مولکول بهجای تیمین موجود در دنا قرار میگیرد و همانند تیمین با باز آدنین جفت میشود.
تفاوت در این ترکیبات باعث ایجاد تفاوتهایی در عملکرد کلی این مولکول حیاتی در مقایسه با DNA شده است.
ساختار فضایی RNA چیست؟
RNA و DNA از نظر ساختار فضایی تفاوتهای قابل توجهی دارند. ساختار این مولکول را از سه جنبه، یعنی تکرشتهایبودن، تاخوردگیها و طول مولکولی، میتوان مورد بررسی قرار داد:
تکرشتهایبودن (Single-Stranded)
DNA معمولا بهشکل یک مارپیچ دوتایی پایدار دیده میشود، در حالی که RNA با ساختارهای خمیده، حلقهای و سهبعدی پیچیده شناخته میشود. همین انعطافپذیری فضایی باعث میشود RNA بتواند نقشهای متفاوتتری مانند کاتالیز واکنشها یا تنظیم بیان ژن را برعهده بگیرد. البته، برخی از ویروسها دارای RNA دورشتهای هستند!
تاخوردگی و ساختارهای پیچیده
ماهیت تکرشتهای RNA به آن اجازه میدهد تا با جفتشدن بازهای مکمل با خود (پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی)، به ساختارهای پیچیده سهبعدی متفاوتی تا بخورد. این جفتشدن بازهای مکمل، مبنای ساختار ثانویه RNA است.
طول مولکولی
مولکولهای رنا بسیار کوتاهتر از مولکولهای دنا هستند. اغلب RNAها بیش از چند هزار نوکلئوتید طول ندارند و همین اندازه کوچکتر، همراه با تکرشتهایبودن، باعث میشود RNA سریعتر تا بخورد و ساختارهای متنوعتری تشکیل دهد.
این تفاوتها فقط در حد یک مفهوم تئوری نیستند؛ بسیاری از تستهای ژنتیک، بهخصوص تستهایی که بر پایه Rna هستند، روی همین ساختارهای سهبعدی و تغییرات بیان ژنی تمرکز میکنند تا تشخیص بیماریها، جهشهای ژنتیکی یا اختلالات عملکردی سلول دقیقتر انجام شود.
انواع RNA و وظایف آنها
سه نوع اصلی RNA نقش محوری در ساخت پروتئین دارند. mRNA پیام ژنتیکی را منتقل میکند، rRNA هسته مرکزی ریبوزوم را میسازد و tRNA اسیدهای آمینه را برای ساخت پروتئین بههم متصل میکند.
RNA پِیک یا mRNA چیست؟
وظیفه rna پیامرسان یا پیک این است که طرح ژنتیکی را از DNA رونویسی کند و اطلاعات را به ریبوزومها، که محل سنتز پروتئین در سلول هستند، منتقل کند. mRNA حامل کد ژنتیکی بهشکل توالیهای سهتایی نوکلئوتیدی به نام کدون است؛ هر کدون، یک اسید آمینه مشخص را تعیین میکند.
از نظر اندازه و فراوانی هم، mRNA ناهمگونترین نوع RNA است. این مولکولها بسیار کوتاهتر از DNA هستند و تنها حدود 3 تا 5 درصد از کل RNA در یک سلول پستانداران معمولی را تشکیل میدهند. این مدل از انواع rna، تکرشتهای است و توسط RNA پلیمراز II از الگوی DNA ساخته میشود.
RNA ریبوزومی یا rRNA چیست؟
RNA ریبوزومی (rRNA) یکی از مهمترین اجزای سلول و بخش اصلی ریبوزومهاست؛ یعنی کارخانههای ساخت پروتئین در سلول را تشکیل میدهد و بهقدری فراوان است که حدود 80 درصد از کل RNA سلولی را شامل میشود.
نقش rRNA در ریبوزوم تنها به ایجاد چارچوب ساختاری محدود نمیشود. این مولکول در کنار زیرواحدهای ریبوزومی، یعنی 30s و 50s در پروکاریوتها و 40s و 60s در یوکاریوتها، اسکلت اصلی ریبوزوم را شکل میدهد و همزمان بهعنوان یک ریبوزیم فعال عمل میکند؛ بهطوری که کاتالیز واکنش کلیدی پپتیدیل ترانسفراز را هم برعهده دارد.
این واکنش همان مرحلهای است که پیوندهای پپتیدی بین اسیدهای آمینه ساخته میشود و پروتئینها شکل میگیرند. بههمین دلیل، rRNA نهتنها ستون فقرات ریبوزومهاست، بلکه قلب تپنده فرایند سنتز پروتئین به حساب میآید و اهمیت آن در مطالعات ژنتیک و سلولی کاملا برجسته است.
RNA ناقل یا tRNA چیست؟
انواع tRNA همگی نقش تبدیل پیام ژنتیکی به زنجیره اسیدهای آمینه را بر عهده دارند. این گروه از RNAها کوچکترین دسته اصلی رنا محسوب میشوند و حدود ۷۵ تا ۹۵ نوکلئوتید طول دارند.tRNA بهعنوان یک مولکول آداپتور (واسطه) عمل میکند.
درواقع، رنای ناقل زبان کدونهای mRNA را به زبان اسیدهای آمینه ترجمه و آنها را به محل پذیرنده (A-site) ریبوزوم منتقل میکند. به این صورت که آنزیمهای آمینواسیل-tRNA سنتتاز (Aminoacyl-tRNA synthetase) اسید آمینه مناسب را به محل پذیرنده 3′ tRNA متصل میکند.
ساختار tRNA بهدلیل جفتشدن بازهای مکمل درون مولکولی، در دو بعد شبیه برگ شبدر است. این ساختار شامل بازوهایی مانند بازوی D و بازوی T است که در ساختار سه بعدی خود، trna به شکل حرف L تا میخورد.
وظیفه rna چیست؟ از سنتز پروتئینها تا نقش در تستهای ژنتیک
وظایف RNA گستره بزرگی از فعالیتهای حیاتی را شامل میشود و نقش آن تنها به ساخت پروتئین محدود نیست. این مولکول علاوهبر حضور در فرایند ترجمه، در تنظیم بیان ژن و حتی در حوزههای نوین تشخیص و درمان بیماریها هم کاربرد دارد.
بااینحال، وظیفه اصلی RNA همان انتقال پیام ژنتیکی و هدایت مراحل ساخت پروتئین است. RNA اطلاعات ذخیرهشده در DNA را دریافت و آن را به زبان پروتئینها ترجمه میکند؛ پروتئینهایی که برای بقا، رشد و عملکرد صحیح سلولها کاملا ضروری هستند.
نقش RNA در تشخیص و تستهای ژنتیک و بیماریها
در حقیقت، RNA مجری فرمانی است که کدهای خام DNA را به عملکردهای حیاتی بدن تبدیل میکند؛ فرآیندی تعیینکننده که دقیقا از طریق آن، میزان و چگونگی نقش ژنتیک در سلامت و پیشگیری از بیماریها تعریف میشود.از آنجا که رنا ماهیت پویا و حساسی دارد، کاربردهای تشخیصی و درمانی مهمی پیدا کرده است که از جمله مهمترین آنها عبارتاند از:
- تشخیص بالینی و ژنتیک: تستهای اسید نوکلئیک که در ابتدا برای غربالگری خون اهداکنندگان معرفی شدند، اکنون بهعنوان شاخصی برای بیماریهایی مانند HIV و سرطان توسعه یافتهاند.
- توالییابی Rna: این تکنیک پتانسیل تبدیلشدن به یک ابزار تشخیصی بالینی کارآمد را دارد؛ چراکه میتواند بیان ژن خارج از محدوده فیزیولوژیک، نقص در پیرایش متناوب (alternative splicing defects) و بیان خاص آلل (یک نسخه از ژن بیشتر از نسخه دیگر فعال میشود) را اندازهگیری کند.
- تکمیل تستهای DNA:انواع آزمایشهای ژنتیک RNA بهعنوان مکملی موثر برای تستهای DNA، روشنسازی نتایج نامشخص و بهبود پیامدهای تستهای ژنتیکی سرطانهای ارثی بهکار میروند.
- تشخیص علت سرطان: در مواردی که نقصهای ژنتیکی (گلیچهای DNA) منجر به سرطان میشوند و بهآسانی قابل مشاهده نیستند، رنا میتواند سرنخهای خوبی درباره مشکلات dna ارائه دهد.
بسیاری تصور میکنند با یک چکاپ کاملِ سالانه، از تمام اسرار بدنشان باخبر میشوند؛ غافل از اینکه اطلاعاتی که RNA و DNA فاش میکنند، هرگز در تستهای معمولی دیده نمیشوند. همینجاست که دانستنِ تفاوت چکاپ ژنتیکی با آزمایش خون اهمیت حیاتی پیدا میکند. البته کاربرد RNA تنها به تشخیص و آزمایشهای پزشکی محدود نمیشود؛ این مولکول در توسعه انواع واکسنهای موثر امروزی هم نقش مهمی دارد و یکی از پایههای فناوری واکسنهای نوین بهشمار میرود.
نقش RNA در واکسنسازی
رنا، بهویژه mRNA، در سالهای اخیر به یکی از ستارههای صنعت داروسازی تبدیل شده و مسیر توسعه واکسنها و نسل جدید داروها را متحول کرده است. در واکسنهای mRNA مثل واکسنهای کرونا، یک رشته mRNA وارد بدن میشود که کد ساخت یک آنتیژن مشخص را حمل میکند.
سلولها این mRNA را دریافت میکنند و آنتیژن را میسازند. سپس، سیستم ایمنی آن را شناسایی میکند و برای مقابله با ویروس واقعی آماده میشود. مزیت بزرگ واکسنهای RNA این است که بسیار سریعتر و کمهزینهتر از واکسنهای سنتی ساخته میشوند و نیازی به استفاده از ویروسهای ضعیفشده یا غیرفعال ندارند. علاوهبراین، کاملا ایمن هستند؛ چراکه RNA در ژنوم میزبان ادغام نمیشود و پس از ساخت پروتئین، بهطور طبیعی تجزیه و حذف میشود.
تفاوت DNA و RNA در چیست؟
عملکرد این دو مولکول ژنتیکی حیاتی در خیلی از فعالیتهای سلولی مثل سنتز پروتئینها، به یکدیگر شبیه است؛ اما، از نظر ساختار و وظایفی که انواع RNA و DNA برعهده دارند، تفاوتهایی بین آنها وجود دارد. فرق rna و dna را در جدول زیر شرح دادهایم:
| معیار مقایسه | DNA (اسید دئوکسی ریبونوکلئیک) | RNA (اسید ریبونوکلئیک) |
| وظیفه اصلی | ذخیره و انتقال اطلاعات ژنتیکی | کدگذاری مستقیم برای اسیدهای آمینه در تولید پروتئین |
| قند سازنده | قند دئوکسیریبوز | قند ریبوز |
| تفاوت قند | فاقد گروه هیدروکسیل در کربن 2′ | دارای یک گروه هیدروکسیل اضافی در کربن 2′ |
| بازهای نیتروژندار | تیمین، آدنین، سیتوزین و گوانین | یوراسیل، آدنین، سیتوزین و گوانین |
| ساختار رشتهای | همواره بهصورت مارپیچ دورشتهای وجود دارد. | معمولا بهصورت تکرشتهای است. (اگرچه برخی ویروسها RNA دورشتهای دارند.) |
| پایداری | مولکولی پایدارتر که برای ذخیره امن اطلاعات ژنتیکی در طول عمر مناسب است. | این مولکول پایداری کمی دارد و مستعد هیدرولیز است (بهدلیل گروه OH- اضافی). پس از استفاده تجزیه میشود تا از تولید پروتئین اضافی جلوگیری شود |
| اندازه | بسیار طولانیتر؛ یک مولکول DNA در کروموزوم انسانی میتواند تا 250 میلیون جفت نوکلئوتید طول داشته باشد. | بسیار کوتاهتر؛ اغلب بیش از چندهزار نوکلئوتید طول ندارند. |
| مکان اصلی (در یوکاریوت ها) | بهطور دائمی و محکم در هسته ذخیره میشود. | از هسته خارج میشود و اطلاعات را به سیتوپلاسم (محل ساخت پروتئین) میبرد. |
| ساختار سهبعدی | شکل مارپیچ دورشتهای و منظمی دارد. | بهدلیل تکرشتهایبودن، میتواند به اشکال پیچیده سهبعدی مختلفی تا بخورد. |
برای درک بهتر اینکه تفاوت Rna با DNA چیست، کافیست آن را در کنار DNA قرار دهیم. DNA نقشه ثابت و دائمی ژنهاست؛ اما RNA نسخه پویا و فعال همین اطلاعات است که پیامها را برای ساخت پروتئین منتقل میکند. همین تفاوت باعث میشود بررسی RNA در کنار DNA، تصویر دقیقتری از وضعیت سلولی بدهد. به همین دلیل در چکاپهای ژنتیک مایاسمارتژن از تحلیلهای مبتنیبر RNA هم استفاده میشود تا اختلالات و تغییرات ژنتیکی با دقت بیشتری شناسایی شوند. در واقع همین ریزبینی در بررسی بیان ژنها (RNA) است که تمایز اصلی را ایجاد کرده و مهمترین کاربرد چکاپ های ژنتیکی یعنی «تشخیص پیشازموعد و شخصیسازی درمان» را محقق میکند
RNA پلی میان اطلاعات ژنتیکی و عملکرد واقعی سلول
شناخت اینکه rna چیست کمک میکند تصویر دقیقی از نقش این مولکول در حیات سلولی به دست آورید؛ ساختاری پویا که پیامهای ژنتیکی را از DNA دریافت میکند و با همکاری شکلهای مختلف خود مانند mRNA و rRNA و tRNA روند تولید پروتئین را سامان میدهد.
انعطافپذیری ساختاری و نقشهای تنظیمی آن در کنار کاربردهای پیشرفتهای مثل توالییابی rna و واکسنهای mRNA، باعث شده است RNA فراتر از یک مولکول ساده، به یکی از مهمترین ابزارهای تشخیص، درمان و پیشبرد علم، بهویژه در تستهای تشخیصی، تبدیل شود.
سوالات متداول
آیا RNA میتواند به DNA تبدیل شود؟
بله؛ در موجودات خاصی مانند رتروویروسها، از مکانیسمی به نام رونویسی معکوس برای تکثیر استفاده میشود.
رنای ناقل چیست؟
tRNA یا رنای ناقل بهعنوان یک مولکول واسطه (آداپتور) عمل میکند که توالی ژنتیکی موجود در رنای پیک یا پیامرسان را به توالی خاصی از اسیدهای آمینه ترجمه میکند.
واکسنهای mRNA چگونه عمل میکنند؟
واکسنهای mRNA با واردکردن یک رشته mRNA به سلولها باعث میشوند سلول، آنتیژن بیماری را بسازد و سیستم ایمنی با تولید آنتیبادی و سلولهای حافظه برای مقابله با عامل بیماری واقعی آماده شود.
