อาร์เอ็นเอ
กรดไรโบนิวคลีอิก (อังกฤษ: ribonucleic acid) หรือ อาร์เอ็นเอ เป็นกรดนิวคลีอิก ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่สารชีวโมเลกุลหลัก ร่วมกับลิพิด คาร์โบไฮเดรตและโปรตีน ที่สำคัญแก่สิ่งมีชีวิตทุกชนิด อาร์เอ็นเอประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ สายยาว เช่นเดียวกับดีเอ็นเอ นิวคลีโอไทด์แต่ละหน่วยประกอบด้วยนิวคลีโอเบส น้ำตาลไรโบสและหมู่ฟอสเฟต ลำดับนิวคลีโอไทด์ทำให้อาร์เอ็นเอเข้ารหัสข้อมูลพันธุกรรมได้ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดใช้อาร์เอ็นเอนำรหัส (mRNA) นำข้อมูลพันธุกรรมที่ชี้นำการสังเคราะห์โปรตีน ยิ่งไปกว่านั้น ไวรัสหลายชนิดใช้อาร์เอ็นเอเป็นสารพันธุกรรมแทนดีเอ็นเอ
โมเลกุลอาร์เอ็นเอบางอย่างมีบทบาทสำคัญในเซลล์โดยเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ ควบคุมการแสดงออกของยีนหรือรับรู้และสื่อสารการตอบสนองต่อสัญญาณของเซลล์ ขบวนการหนึ่ง คือ การสังเคราะห์โปรตีน ซึ่งเป็นหน้าที่สากลซึ่งโมเลกุลอาร์เอ็นเอสื่อสารชี้นำการสร้างโปรตีนบนไรโบโซม ขบวนการนี้ใช้โมเลกุลอาร์เอ็นเอถ่ายโอน (tRNA) เพื่อขนส่งกรดอะมิโนไปยังไรโบโซม ที่ซึ่งอาร์เอ็นเอไรโบโซม (rRNA) เชื่อมกรดอะมิโนเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโปรตีน เรียกขั้นตอนการสังเคราะห์โปรตีนจากสายอาร์เอ็นเอนี้ว่า การแปลรหัส
โครงสร้างทางเคมีของอาร์เอ็นเอคล้ายคลึงกับของดีเอ็นเอเป็นอย่างมาก แต่มีข้อแตกต่างอยู่สองประการ (1) อาร์เอ็นเอมีน้ำตาลไรโบส ขณะที่ดีเอ็นเอมีน้ำตาลดีออกซีไรโบส (ขาดออกซิเจนหนึ่งอะตอม) ซึ่งแตกต่างเล็กน้อย และ (2) อาร์เอ็นเอมีนิวคลีโอเบสยูราซิล ขณะที่ดีเอ็นเอมีไทมีน โมเลกุลอาร์เอ็นเอส่วนมากเป็นสายเดี่ยว และสามารถเกิดโครงสร้างสามมิติที่ซับซ้อนมากได้ ต่างจากดีเอ็นเอ
โครงสร้างทางเคมี
[แก้]
RNA ถูกสร้างเริ่มแรกจากด่าง (bases) แตกต่างกัน 4 ชนิด คือ
ด่าง 3 ตัวแรกเหมือนกับที่พบใน DNA แต่ ยูราซิล มาแทนที่ไทมีน (thymine) โดยจะเชื่อมต่อกับ อะดีโนซีน ด่างตัวนี้เป็นสารประกอบ ไพริมิดีน (pyrimidine) ด้วย และมีความคล้ายกับ ไทมีน (thymine) ยูราซิลมีพลังของการทำงานน้อยกว่า ไทมีน อย่างไรก็ดีใน DNA ยูราซิลจะถูกผลิตโดยการสลายตัวทางเคมีของ ไซโตซีน ดังนั้นจึงสามารถตรวจพบ ไทมีน จึงสรุปว่า
- ยูราซิลถูกจัดสรรไว้สำหรับ RNA ที่ซึ่งปริมาณมีความสำคัญแต่ช่วงอายุสั้น
- ไทมีนถูกจัดสรรไว้สำหรับ DNA ที่ซึ่งการรักษาช่วงตอน (sequence) ของโครงสร้างโมเลกุลมีความสำคัญ
พบว่ามีการดัดแปลงด่างจำนวนมากใน RNA ซึ่งมีบทบาทแตกต่างกันมากมาย ซูโดยูริดีน (Pseudouridine) และ ด่าง ดีเอ็นเอ ไทมิดีน (thymidine) ถูกพบในหลายที่ แต่ที่มีมากอยู่ใน ทีซี ลูป (TC loop) ของทุก tRNA ในธรรมชาติพบว่ามีการปรับเปลี่ยนด่างเป็น 100 กรณี ที่เรายังไม่เข้าใจดีนัก
การเปรียบเทียบกับดีเอ็นเอ
[แก้]อาร์เอ็นเอกับดีเอ็นเอเป็นกรดนิวคลีอิกทั้งคู่ แต่มีข้อแตกต่างหลักอยู่สามประการ คือ
- อาร์เอ็นเอเป็นโมเลกุลเกลียวเดี่ยวในบทบาททางชีวภาพจำนวนมาก และมีสายนิวคลีโอไทด์สั้นกว่าดีเอ็นเอ ขณะที่ดีเอ็นเอมีโมเลกุลเกลียวคู่
- อาร์เอ็นเอมีน้ำตาลไรโบส ขณะที่ดีเอ็นเอมีน้ำตาลดีออกซีไรโบส (ไม่มีหมู่ไฮดรอกซิลเกาะกับวงแหวนเพนโทสที่ตำแหน่ง 2') หมู่ไฮดรอกซิลเหล่านี้ทำให้อาร์เอ็นเอเสถียรน้อยกว่าดีเอ็นเอเพราะเกิดการสลายด้วยน้ำ (hydrolysis) ได้
- เบสคู่สมของอะดีนีน คือ ยูราซิล มิใช่ไทมีนอย่างในดีเอ็นเอ ยูราซิลต่างจากไทมีนตรงที่มีหมู่เมทิลน้อยกว่าหนึ่งหมู่[1]
การสังเคราะห์
[แก้]การสังเคราะห์ RNA ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส (RNA polymerase) ใช้ DNA เป็นแม่แบบ เริ่มต้นการสังเคราะห์โดยการเชื่อมต่อกับเอนไซม์ตรงตำแหน่ง โปรโมเตอร์ (promoter) ซีเควนซ์ (sequence) ใน DNA (ตามธรรมดาพบ "อัพสตรีม" (upstream) ของยีน) เกลียวคู่ดีเอ็นเอจะคลายตัวออกโดยการทำงานของเอนไซม์เฮลิเคส (helicase) แล้วเอนไซม์จะเคลื่อนไปตามแม่แบบเกลียวในทิศทางจาก 3’-> 5’ และการสังเคราะห์โมเลกุลของ RNA จะมีทิศทางจาก 5’-> 3’
ประวัติ
[แก้]- ค.ศ. 1869 ค้นพบกรดนิวคลีอิก โดย โยฮันน์ ไมเชอร์ (Johann Friedrich Miescher (1844–1895)) เมื่อแรกพบเขาเรียกวัตถุนี้ว่า นิวคลีอิน (nuclein) เพราะว่าเขาพบมันในนิวเคลียส ต่อเขาพบว่ามันก็มีในเซลล์ประเภทโพรแคริโอตซึ่งไม่มีนิวเคลียสด้วย
- ค.ศ. 1939 เข้าใจหน้าที่ของอาร์เอ็นเอในการสังเคราะห์โปรตีน โดยการศึกษาทดลองของ ทอร์บเยิร์น คาสเพอร์สัน (Torbjörn Oskar Caspersson) , ชอง บราเช (Jean Brachet) และแจ็ก ชูลตซ์ (Jack Schultz)
- ค.ศ. 1964 พบช่วงต่อ (sequence) ของนิวคลีโอไทด์ 77 ตัว ใน tRNA ของยีสต์ โดย รอเบิร์ต ฮอลลีย์ (Robert W. Holley)
อ้างอิง
[แก้]ดูเพิ่ม
[แก้]- อาร์เอ็นเอ-ออนโทโลยีคอนซอร์เทียม (RNA Ontology Consortium)
- เซเวอโร โอเชา (Severo Ochoa)