РНК — это полинуклеотид, содержащий D-рибозу вместо 2-дезокси-D-рибозы и урацил вместо тимина.
Остальные основания и их распределение аналогично ДНК. Цепочка РНК состоит только из одной цепи нуклеотидов.
Выделяют следующие виды РНК:
- информационная РНК (иРНК) переносится из ядра в цитоплазму и обеспечивает синтез полипептидной цепочки;
- транспортная РНК (тРНК) переносит аминокислоты к рибосомам в ходе трансляции;
- рибосомальная РНК (рРНК) входит в состав рибосом;
- ядерная РНК (яРНК) образуется в результате транскрипции с ДНК.
Качественное разнообразие РНК чрезвычайно велико. Каждой полипептидной цепочке соответствует своя РНК, но несмотря на столь значительное разнообразие, зрелые иРНК имеют сходную организацию. На 5′-конце имется колпачок — кэп.
Кэп представляет собой участок из модифицированных 1…4 нуклеотидов. Первый нуклеотид всегда 7-метилгуанилат. Несколько следующих нуклеотидов могут быть метилированы в 2′-положении рибозы. Это защищает РНК от разрушения их экзонуклеазами. За кэпом располагается 5′-нетранслируемый участок из нескольких десятков нуклеотидов. Этот участок связывает РНК с субъединицей рибосомы.
Считывание информации с РНК начинается с триплета нуклеотидов аденин-урацил-гуанин, который называется инициирующим кодоном. Кодирующая часть молекулы содержит информацию о полипептидной цепочке.
У эукариот зрелые иРНК являются моноцистронными, то есть содержат информацию только об одной полипептидной цепочке. А у бактерий в каждой иРНК может сохраняться информация о нескольких полипептидных цепочках, то есть они полицистронные.
За кодирующей частью находится кодон терминации — это один из «бессмысленных» кодонов, например урацил-аденин-аденин и др. За ним может следовать 3′-нетранслируемый участок (от десятков до сотен нуклеотидов) и поли (А)-фрагмент (до двухсот адениновых нуклеотидов). Чем длиннее эти два участка, тем продолжительнее существование иРНК, так как разрушение ее происходит с помощью экзонуклеаз с 3′-конца. В зрелой иРНК не содержатся нитроны — некодирующие участки РНК.
В ходе модификации яРНК происходит удаление одних участков интронов с последующим соединением экзонов (зон РНК, кодирующих белки) и образованием зрелой иРНК. Такая РНК содержит сигнальные участки, которые, взаимодействуя с рецепторными комплексами ядерной поры, обеспечивают транспортировку иРНК в цитоплазму, а также связывают иРНК с рибосомами.
РНК является одиночной цепочкой, но она может формировать петли и сдвоенные участки. Эти петли иногда называют «шпильками». Петли стабилизированы прежде всего взаимодействиями в парах аденин-урацил и гуанин-цитозин, но не обязательно.
Транспортные РНК не столь разнообразны, как иРНК. Их несколько десятков. Для каждой из аминокислот может быть от одной до шести видов тРНК. Виды тРНК, способные связывать одну и ту же аминокислоту, называют изоакцепторными. Специфичность тРНК к той или иной аминокислоте обозначается верхним индексом, например тРНКАла.
Общее число нуклеотидов в тРНК обычно не больше сотни. Среди них много минорных (модифицированных, измененных) нуклеотидов.
Благодаря образованию шпилек тРНК имеет форму «клеверного листа». Участок на 3′-конце состоит из четырех нуклеотидов и связывает аминокислоты — это акцепторная ветвь. К самому крайнему нуклеотиду (аденину) присоединяется аминокислота. Антикодоновая петля состоит из семи нуклеотидов и лежит в центре тРНК. Три нуклеотида выполняют роль антикодона и комплементарно связываются с соответствующим кодоном в цепи иРНК в рибосоме. тРНК способна формировать стабильную третичную структуру.
Рибосомальные РНК являются основой для формирования рибосом. Малая субъединица кариот образована одной молекулой рРНК, кроме того, в нее входят около 30 белков. В большую субъединицу встроена одна длинная рРНК и две короткие. С ними связаны 45 молекул белков. В рРНК много гуанина и цитозина, кроме того, они формируют многочисленные двухцепочечные участки.
Ядерная РНК из ядра в цитоплазму не выходит, а подвергается изменениям в матриксе ядра — модификации, превращаясь в иРНК.