الرئيسية » الموسوعة الكيميائية » الحمض النووي الريبوزي (الريبي) Ribonucleic acid RNA

الحمض النووي الريبوزي (الريبي) Ribonucleic acid RNA

الحمض النووي الريبوزي (RNA) و يعرف أيضا باسم الحمض الريبي النووي ، مركب معقد ذو وزن جزيئي كبير يعمل في تصنيع البروتين الخلوي ويحل محل الحمض النووي DNA (الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين) كحامل للشفرات الوراثية في بعض الفيروسات. يتكون الحمض النووي الريبوزي من نيوكليوتيدات ريبوزية (قواعد نيتروجينية متصلة بسكر ريبوزي) مرتبطة بروابط فوسفاتية ثنائية الإستر (فوسفودياستير)، مكونة خيوطا بأطوال مختلفة. والقواعد النيتروجينية في RNA هي الأدينين ، الجوانين ، السايتوسين، و اليوراسيل، والتي تحل محل الثيامين في الحمض النووي DNA . والسكر الريبوزي للحمض النووي الريبوزي RNA له ترميب حلقي يتكون من خمسة ذرات كربون وأكسجين واحد، كما أن وجود مجموعة الهيدروكسيل (OH) النشطة كيميائيًا و مرتبطة مع مجموعة الكربون الثانية في جزيء سكر الريبوزي يجعل RNA عرضة للتحلل المائي (الحلمهة). فالتركيب الكيميائي الفريد للحمض النووي الريبوزي(RNA) ، مقارنةً بالحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) و الذي لا تحتوي على مجموعة −OH النشطة في نفس الموضع على مجموعة السكر (الريبوز ناقص الاكسجين) ، هي أحد الأسباب وراء تطور DNA ليكون الناقل المفضل للمعلومات الوراثية في معظم الحالات. الكائنات الحية. و في العام 1965 وصف R.W. Holley التركيب الهيكلي لجزيء الحمض النووي الريبوزي .

تركيب الحمض النووي الريبوزي RNA
إن الحمض النووي الريبوزي RNA هو عبارة عن جزيء ذو سلسلة مفردة في معظم وظائفه البيولوجية ويتكون من سلسلة أقصر بكثير من النوكليوتيدات. إلا أنه يمكن للحمض النووي الريبوزي-بواسطة الازدواج القاعدي المكمل- تكوين لوالب مزدوجة بسلسلته المفردة كما هو الحال في الحمض النووي الريبوزي الناقل.

إن التركيب الثلاثي الأبعاد للـ RNA ضروري لاستقراره ووظائفه ، مما يسمح بتعديل السكر الريبوزي والقواعد النيتروجينية بعدة طرق مختلفة بواسطة الإنزيمات الخلوية التي تربط المجموعات الكيميائية (مثل مجموعات الميثيل) في السلسلة. مثل هذه التعديلات تُمكن من تكوين روابط كيميائية بين المناطق الفاصلة في جديلة الحمض النووي الريبوزي ، مما يؤدي إلى تشوهات معقدة في سلسلة الحمض النووي الريبوزي ، مما يزيد من استقرار تركيب الحمض النووي الريبوزي.
فالجزيئات ذات التركيبات الهيكلية الضعيفة و الاستقرارية الضعيفة يمكن أن يتم تفكيكها بسهولة. فمثلا في جزيء الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA) والذي يفتقر إلى مجموعة الميثيل (tRNAiMet)، فإن التعديل في الموضع 58 من سلسلة الحمض النووي الريبوزي الناقل يجعل الجزيء غير مستقر وبالتالي غيرفعال وظيفيا ، و يتم تدمير السلسلة غير الفعالة وظيفيا من خلال آليات مراقبة الجودة للحمض النووي الريبوزي النووي الناقل.
يمكن أن تشكل الحموض النووية الريبوزية أيضًا معقدات ذات جزيئات تُعرف باسم البروتينات النووية الريبوزية (RNPs). أن جزء RNA من RNP الخلوي واحد على الأقل يعمل كـمحفز بيولوجي ، وهي وظيفة نسبت سابقًا فقط للبروتينات.

أنواع ووظائف الحمض النووي الريبوزي
من بين أنواع كثيرة من الحمض النووي الريبوزي، فإن أكثر ثلاثة أنواع معروفة وأكثرها شيوعًا هي:
الحمض النووي الريبوزي الرسول (المرسال) mRNA
الحمض النووي الريبوزي الناقل tRNA
الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي rRNA
و جميعها موجودة في جميع الكائنات الحية. إن هذه الأنواع وغيرها من الحمض النووي ريبوزي تقوم في الأساس بتفاعلات كيميائية حيوية ، على غرار الإنزيمات.و البعض منها لديه أيضا وظائف تنظيمية معقدة في الخلايا. و بسبب مشاركتها في العديد من العمليات التنظيمية و وفرتها ، ووظائفها المتنوعة ، تلعب الحموض النووية الريبوزية أدوارًا مهمة في كل من العمليات الخلوية الطبيعية و الامراض المتعلقة بها.
عند تصنيع البروتين ، يحمل mRNA رموزًا وراثية من الحمض النووي في النواة إلى الريبوسومات وهي مواقع ترجمة البروتين في السيتوبلازم. و الريبوسومات تتكون من rRNA والبروتين، و يتم ترميز الوحدات الفرعية لبروتين الريبوسوم بواسطة rRNA و يتم تصنيعها في النواة. بمجرد تجميعها بالكامل ، تنتقل إلى السيتوبلازم ، حيث “يقرأوا” الشفرة التي يحملها mRNA . و يحدد تسلسل ثلاث قواعد نيتروجينية في mRNA تحديد حمض أميني معين في السلسلة التي تشكل البروتين. أما جزيئات tRNA والتي تحتوي على أقل من 100 نيوكليوتيد، فتعمل على الحموض الأمينية المحددة إلى الريبوسومات ، حيث ترتبط بتكوين بروتينات.
و بالإضافة إلى mRNA و tRNA و rRNA ، يمكن تقسيم الحموض النووية الريبوزية على نطاق واسع إلى:
– حموض نووية ريبوزية مشفرة (cRNA) و
– حموض نووية ريبوزية غير مشفرة (ncRNA).
و هناك نوعان من الحموض النووية الريبوزية غير مشفرة ، و هي :
– housekeeping ncRNAs و تشمل (tRNA و rRNA) و
– النوع الآخر الحموض النووية الريبوزية غير المشفرة المنظمة ، و التي يمكن لاحقا تصنيفها طبقا لحجومها : الحموض النووية الريبوزية غير مشفرة الطويلة (lncRNA) تحتوي على 200 نيوكليوتيدات على الأقل ، بينما تحتوي الحموض النووية الريبوزية غير المشفرة القصيرة (ncRNAs) على أقل من 200 نيوكليوتيدات. كما تقسم ncRNAs القصيرة إلى :
– حمض نووي ريبوزي دقيق (الحمض النووي الريبوزي المايكروي) (miRNA) و
– حمض نووي ريبوزي صغير (siRNA) و
– الحمض الننوي الريبوزي المتداخل (piRNA) .
و للحموض النووية الريبوزية المايكروية (miRNA) أهميتها الخاصة ، فهي تتكون من 22 نيوكليوتيدة وتعمل في تنظيم الجينات في معظم الكائنات حقيقية النوى؛ إذ بإمكانها إسكات الجينات (إيقاف عملية التعبير الجيني -gene expression) عن طريق ارتباطها بالحمض النووي الريبوزي الرسول وإيقاف عملية الترجمة؛ وبالتالي تمنع إنتاج بروتينات وظيفية.
كما تلعب العديد من حموض النووية الريبوزية المايكروية دورًا هامًّا في مرض السرطان والعديد من الأمراض الأخرى، على سبيل المثال فإن الحموض النووية الريبوزية المايكروية المسؤولة عن تثبيط نمو الأورام وتلك المسؤولة عن بدء نمو الأورام يمكنها أن تنظم جينات مستهدفة فريدة؛ وبالتالي يكون في المقدور تنشئة الأورام وتطويرها.

و أيضا من أنواع RNA ذات الأهمية الوظيفية هي piRNAs ، التي يبلغ طولها حوالي 26 إلى 31 نيوكليوتيده وتوجد في معظم الحيوانات. تنظيم ظهور الجينات القافزة؛ إذ يمنع ظهورها في الخلايا الجنسية (الحيوانات المنوية والبويضات).فمعظم الحمض النووي الريبوزي (piRNA) مكملة لأنواع مختلفة من الجينات القافزة Transposons ويمكنها إيقاف هذه الجينات بدقة متناهية.
أما الـ الحمض النووي الريبوزي الدائري (circRNA) فهو فريد من نوعه؛ بسبب كون طرفه 5’ مرتبطة مع نهاية الطرف 3’، فتشكل بهذا عقدةً مقفلةً، و تتشكل circRNA من مجموعة من الجينات المشفِرة للبروتينات، والبعض منها قد يعمل قالبًا لصناعة بروتينات أخرى كما يحدث في حالة mRNA.
من الممكن أيضًا أن ترتبط بجزيئات الحمض النووي الريبوزي المايكروي miRNA ، حيث يعمل كالإسفنج ويمنعه من الارتباط مع أهدافه. بالإضافة إلى ذلك يلعب الـ circRNA دورًا هامًا في تنظيم عمليتي النسخ وتقطيع الجينات التي يتكون منها الحمض النووي الريبوزي الدائري (circRNA).

الحمض النووي الريبوزي في الأمراض
تم اكتشاف روابط مهمة بين الحمض النووي الريبوزي والأمراض التي تصيب الإنسان. فكما ذكر سابقا على سبيل المثال فإن بعض miRNAs قادرة على تنظيم الجينات المرتبطة بالسرطان بطرق تسهل تطور الورم. بالإضافة إلى ذلك: لقد اتضح أن عدم انتظام عملية تدمير الـ RNA مرتبط بظهور العديد من الأمراض العصبية الانتكاسية مثل مرض ألزهايمر.
في حالة أنواع الحمض النووي الريبوزي الأخرى ، يمكن أن ترتبط الحمض النووي الريبوزي الناقل tRNA بالبروتينات المتخصصة المعروفة باسم كاسباسيس ، والتي تشارك في موت الخلايا المبرمج apoptosis . و من خلال الربط مع بروتينات كاسباس، فإن الحمض النووي الريبوزي الناقل tRNA يمنع موت الخلايا المبرمج. كما تلعب الحموض النووية الريبوزية و المعروف باسم القطع المشتقة للحمض النووي الريبوزي الناقل (tRFs) دورًا في السرطان.

فظهور تقنيات مثل تسلسل الحمض النووي الريبوزي(RNA) و التي أدت إلى تحديد فئات جديدة من نصوص الحمض النووي الريبوزي الخاصة بالأوزرام ، مثل MALAT1 (النص الأول للسرطان المنتشر الرئوي الغددي) ،حيث يعد وجود نسبة عالية من هذا النص في خلايا الأنسجة دلالةً قويةً على انتشار الخلايا السرطانية.
و هناك نوع من الحموض النووية الريبوزية تحتوي على تسلسلات تعمل على عزل مجموعة من البروتينات الرابطة للـ RNA، و يؤدي العزل إلى تكون تجمعات في الأنسجة العصبية، تلعب هذه التجمعات دورًا في العديد من الأمراض العصبية كالتصلب العضلي الجانبي الضموري (ALS) والضمور العصبي التوتري -myotonic dystrophy. إن الفقدان الوظيفي أو سوء التنظيم أو التحور في هذه المجموعة من البروتينات الرابطة للـ RNA أكد على علاقته بالعديد من أمراض البشرية.

 

مقالات قد تفيدك :

عن Akram Amir El Ali

استاذ الكيمياء التحليلية ومصمم غرافيك

شاهد أيضاً

ماذا يعني الرمز TC الموجود على الدورق الحجمي و الرمز TD الموجود على الماصة؟

يمكن تقسيم الأدوات الزجاجية الحجمية إلى فئتين: تلك المصممة لاحتواء كمية محددة من السائل وتلك …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.