Dogma sentral biologi molekuler menunjukkan bahwa DNA berisi informasi untuk mengkode semua protein kita, dan tiga jenis RNA yang berbeda menerjemahkan kode ini menjadi polipeptida dengan agak pasif. Secara khusus, messenger RNA (mRNA) membawa cetak biru protein dari DNA sel ke ribosomnya, yang merupakan "mesin" yang mengontrol sintesis protein. RNA (tRNA) kemudian mentransfer asam amino yang sesuai ke ribosom untuk digabungkan menjadi protein baru. Sementara itu, ribosom sendiri terutama terdiri dari molekul RNA ribosom (rRNA).
Namun, dalam setengah abad sejak struktur DNA pertama kali dikembangkan, para ilmuwan telah mempelajari bahwa RNA memainkan peran yang jauh lebih besar daripada hanya berpartisipasi dalam sintesis protein. Misalnya, banyak jenis RNA telah ditemukan sebagai katalitik, yang berarti mereka melakukan reaksi biokimia dengan cara yang sama seperti enzim. Selain itu, banyak spesies RNA lain telah ditemukan memainkan peran pengaturan yang kompleks dalamsel.
Dengan demikian, molekul RNA memainkan banyak peran baik dalam proses seluler normal maupun keadaan penyakit. Biasanya molekul RNA yang tidak berbentuk mRNA disebut non-coding karena tidak mengkode protein. Partisipasi mRNA non-coding dalam banyak proses regulasi. Prevalensi dan keragaman fungsinya mengarah pada hipotesis bahwa "dunia RNA" dapat mendahului evolusi fungsi DNA dan RNA dalam sel, partisipasi dalam biosintesis protein.
RNA non-coding pada eukariota
Ada beberapa jenis RNA non-coding pada eukariota. Terutama, mereka mentransfer RNA (tRNA) dan RNA ribosom (rRNA). Seperti disebutkan sebelumnya, baik tRNA dan rRNA memainkan peran penting dalam terjemahan mRNA menjadi protein. Misalnya, Francis Crick menyarankan adanya molekul RNA adaptor yang dapat mengikat kode nukleotida mRNA, sehingga memfasilitasi transfer asam amino ke dalam rantai polipeptida yang sedang tumbuh.
Karya Hoagland dkk. (1958) memang menegaskan bahwa fraksi tertentu dari RNA seluler secara kovalen terkait dengan asam amino. Belakangan, fakta bahwa rRNA ternyata merupakan komponen struktural ribosom menunjukkan bahwa, seperti tRNA, rRNA juga tidak mengkode.
Selain rRNA dan tRNA, ada sejumlah RNA non-coding lainnya dalam sel eukariotik. Molekul-molekul ini membantu dalam banyak fungsi penyimpanan energi penting dari RNA dalam sel, yang masih disebutkan dan ditentukan. RNA ini sering disebut sebagai RNA pengatur kecil (sRNA).pada eukariota, mereka telah diklasifikasikan lebih lanjut ke dalam beberapa subkategori. Bersama-sama, RNA pengatur mengerahkan efeknya melalui kombinasi pasangan basa komplementer, kompleksasi dengan protein, dan aktivitas enzimatiknya sendiri.
RNA nuklir kecil
Satu subkategori penting dari RNA pengatur kecil terdiri dari molekul yang dikenal sebagai RNA nuklir kecil (snRNA). Molekul-molekul ini memainkan peran penting dalam regulasi gen melalui penyambungan RNA. SnRNA ditemukan dalam nukleus dan biasanya terkait erat dengan protein dalam kompleks yang disebut snRNPs (ribonukleoprotein nuklir kecil, kadang-kadang disebut sebagai "snurps"). Yang paling umum dari molekul ini adalah partikel U1, U2, U5, dan U4/U6, yang terlibat dalam penyambungan pra-mRNA untuk membentuk mRNA matang.
MicroRNA
Topik lain yang sangat menarik bagi para peneliti adalah microRNAs (miRNAs), yang merupakan RNA pengatur kecil dengan panjang sekitar 22 hingga 26 nukleotida. Keberadaan miRNA dan fungsi kontraktilnya RNA dalam sel dalam regulasi gen awalnya ditemukan pada nematoda C. elegans (Lee et al., 1993; Wightman et al., 1993). Sejak penemuan miRNA mereka, mereka telah diidentifikasi di banyak spesies lain, termasuk lalat, tikus, dan manusia. Sejauh ini, beberapa ratus miRNA telah diidentifikasi. Mungkin masih banyak lagi (He & Hannon, 2004).
MiRNAs telah terbukti menghambat ekspresi gen dengan menekan terjemahan. Misalnya, miRNA yang dikodekan oleh C. elegans, lin-4 dan let-7,mengikat ke daerah 3'-tidak diterjemahkan dari target mRNA mereka, mencegah pembentukan protein fungsional pada tahap tertentu dari perkembangan larva. Sejauh ini, sebagian besar miRNA yang dipelajari tampaknya mengontrol ekspresi gen dengan mengikat mRNA target melalui pasangan basa yang tidak sempurna dan penghambatan terjemahan selanjutnya, meskipun beberapa pengecualian telah dicatat.
Penelitian tambahan menunjukkan miRNA juga memainkan peran penting dalam kanker dan penyakit lainnya. Misalnya, spesies miR-155 diperkaya dalam sel B yang berasal dari limfoma Burkitt, dan urutannya juga berkorelasi dengan translokasi kromosom yang diketahui (pertukaran DNA antar kromosom).
RNA pengganggu kecil
RNA pengganggu kecil (siRNA) adalah kelas lain dari RNA. Meskipun molekul-molekul ini hanya memiliki panjang 21 hingga 25 pasangan basa, mereka juga bekerja untuk membungkam ekspresi gen. Secara khusus, satu untai molekul siRNA untai ganda dapat dimasukkan dalam kompleks yang disebut RISC. Kompleks yang mengandung RNA ini kemudian dapat menghambat transkripsi molekul mRNA yang memiliki urutan komplementer pada komponen RNA-nya.
MiRNA pertama kali diidentifikasi oleh keterlibatan mereka dalam interferensi RNA (RNAi). Mereka mungkin telah berevolusi sebagai mekanisme pertahanan terhadap virus RNA untai ganda. SiRNA diturunkan dari transkrip yang lebih panjang dalam proses yang mirip dengan yang terjadi pada miRNA dan pemrosesan kedua jenis RNA melibatkan enzim yang sama. Pemain dadu. Kedua kelas tampaknya berbeda dalam mekanisme represinya, tetapi pengecualian telah ditemukan di mana siRNA menunjukkan perilaku yang lebih khas dari miRNA dan sebaliknya (He & Hannon, 2004).
RNA Nukleolar Kecil
Dalam nukleus eukariotik, nukleolus adalah struktur tempat pemrosesan rRNA dan perakitan ribosom berlangsung. Molekul yang disebut RNA nukleolar kecil (snoRNAs) telah diisolasi dari ekstrak nukleolar karena kelimpahannya dalam struktur ini. Molekul-molekul ini berfungsi untuk memproses molekul rRNA, yang sering menghasilkan metilasi dan pseudouridilasi nukleosida tertentu. Modifikasi dimediasi oleh salah satu dari dua kelas snoRNA: keluarga C/D-box atau H/ACA-box, yang biasanya melibatkan penambahan gugus metil atau isomerisasi uradin masing-masing dalam molekul rRNA yang belum matang.
RNA non-coding pada prokariota
Namun, eukariota belum mendorong pasar menjadi RNA non-coding dengan fungsi energi regulasi spesifik RNA di dalam sel. Bakteri juga memiliki kelas RNA pengatur kecil. RRNA bakteri terlibat dalam proses mulai dari virulensi hingga transisi dari pertumbuhan ke fase stasioner yang terjadi ketika bakteri dihadapkan pada situasi kekurangan nutrisi.
Salah satu contoh rRNA bakteri adalah RNA 6S yang ditemukan pada Escherichia coli. Molekul ini telah dikarakterisasi dengan baik, dengan sekuensing awalnya terjadi pada tahun 1980. RNA 6Sdilestarikan di banyak spesies bakteri, menunjukkan peran penting dalam regulasi gen.
RNA telah terbukti mempengaruhi aktivitas RNA polimerase (RNAP), molekul yang mentranskripsi RNA pembawa pesan dari DNA. 6S RNA menghambat aktivitas ini dengan mengikat subunit polimerase yang merangsang transkripsi selama pertumbuhan. Melalui mekanisme ini, 6S RNA menghambat ekspresi gen yang merangsang pertumbuhan aktif dan membantu sel memasuki fase diam (Jabri, 2005).
Riboswitches
Regulasi gen - baik pada prokariota maupun eukariota - dipengaruhi oleh elemen regulasi RNA yang disebut riboswitch (atau sakelar RNA). Riboswitch adalah sensor RNA yang mendeteksi dan merespons sinyal lingkungan atau metabolisme dan dengan demikian mempengaruhi ekspresi gen.
Contoh sederhana dari kelompok ini adalah RNA sensor suhu yang ditemukan dalam gen virulensi bakteri patogen Listeria monocytogenes. Ketika bakteri ini memasuki inang, suhu yang meningkat di dalam tubuh inang melelehkan struktur sekunder segmen di wilayah mRNA 5' yang tidak diterjemahkan yang dihasilkan oleh gen prfA bakteri. Akibatnya, terjadi perubahan pada struktur sekunder.
Riboswitch tambahan telah terbukti merespons kejutan panas dan dingin di berbagai organisme dan juga mengatur sintesis metabolit seperti gula dan asam amino. Meskipun riboswitch tampaknya lebih umum pada prokariota, banyak juga ditemukan pada sel eukariotik.
