RNA

Il DNA contiene la sequenza di basi che codifica per le proteine e la maggior parte delle cellule è provvista di DNA. È una molecola straordinaria con una struttura a doppia elica. Di primaria importanza è anche un'altra molecola appartenente alla classe degli acidi nucleici, ovvero l'acido ribonucleico o RNA.

Difatti, per essere utilizzata per le varie funzioni cellulari, l'informazione contenuta nel DNA deve essere trasferita in una molecola di RNA.

Esistono tre tipi specifici di RNA che verranno descritti in dettaglio di seguito, ognuno dei quali ha funzioni specializzate nella sintesi proteica:

• RNA messaggero (mRNA).
• RNA trasnfer o di trasferimento (tRNA).
• RNA ribosomiale (rRNA)

Struttura dell'RNA

Anche l'RNA come il DNA è un polimero, ma in questo caso composto da ribonucleotidi, ovvero i nucleotidi conterranno il ribosio piuttosto che il desossiribosio contenuto nel DNA. I ribonucleotidi che costituiscono l'RNA contengono, come nel DNA, quattro basi azotate (AMP, GMP, CMP e UMP; basi azotate: adenina, guanina, citosina e uracile). Tuttavia, la timina in questo caso viene sostituita dall'uracile.

Oltre alla differenza nel contenuto di ribosio piuttosto che desossiribosio e uracile piuttosto che timina, l'RNA differisce dal DNA nella sua struttura tridimensionale.

Difatti, le catene di RNA sono più brevi e le molecole di RNA sono, nella maggior parte dei casi, costituite da un singolo filamento e ripiegate su se stesse.

Quindi, riassumendo, una molecola di RNA è costituita ribonucleotidi che a loro volta sono composit da:

• Un gruppo fosfato.
• Uno zucchero pentoso: il ribosio.
• Una base organica azotata (adenina, uracile, citosina o guanina).

Le diverse tipologie di RNA

Come accennato, esistono diversi tipi di RNA, le cui differenze strutturali determinano funzioni diverse nei processi di sintesi delle proteine. In base alla funzione svolta e alla localizzazione gli RNA cellulari vengono distinti in:

RNA messaggero (mRNA).

RNA ribosomiale (rRNA).

RNA transfer (tRNA).

A queste tre classi principali si aggiungono gli RNA non codificanti (ncRNA).

mRNA

Abbiamo descritto come l'informazione genetica contenuta nel DNA dovrà essere "ricopiata" in una molecola di RNA per poter arrivare alla sintesi di una proteina.

Le molecole di mRNA sono filamenti poliribonucleotidici, sintetizzati grazie all'azione delle mRNA polimerasi (specifici enzimi) a partire dal DNA (usato come stampo) nel processo definito trascrizione.

Dunque, ogni proteina presente in un organismo sarà il risultato del processo nel quale l'informazione presente nel DNA viene copiata in una molecola di mRNA e le informazioni presenti nell'mRNA tradotte nella proteina finale.

rRNA

L'organello cellulare deputato alla sintesi delle proteine è il ribosoma, un grande complesso formato da proteine associate all'RNA ribosomiale o rRNA e costituito da due subunità.

Gli rRNA sono sintetizzati utilizzando come stampo il DNA contenuto nel nucleolo, ovvero la zona del nucleo in cui viene avviato l'assemblaggio dei ribosomi (cellule eucariotiche).

tRNA

Il tRNA è il più piccolo tra le molecole di RNA, cosituito difatti da una catena di circa 70-90 nucleotidi.

La funzione del tRNA è quella di legare i singoli aminoacidi per poi trasportarli al complesso ribosoma-mRNA, dove la sintesi proteica viene completata. Qui gli aminoacidi sono infatti incorporati nella catena polipeptidica di neosintesi, nell'ordine esatto codificato dalla sequenza di mRNA.

ncRNA

La maggior parte delle cellule sia eucariotiche che procariotiche sintetizzano molecole di RNA non coinvolte nella sintesi di proteine. Questi RNA vengono definiti ncRNA.

Le loro funzioni non sono ancora del tutto note, tuttavia sembra che queste molecole siano coinvolte nella regolazione dell'espressione genica mentre altri posseggono attività catalitica come i ribozimi.

Dal DNA, all'RNA, alle proteine

Come descritto più volte, i filamenti di DNA contengono le informazioni necessarie per la sintesi delle proteine di un organismo e queste informazioni vengono codificate attraverso l'ordine dei nucleotidi. Il segmento di DNA che codifica per una specifica proteina è definito gene.

Negli anni '40 gli scienziati George Beadle e Edward Tatum studiando una muffa (Neurospora crassa) osservarono che le informazioni contenute in un gene venivano utilizzate per sintetizzre una specifica proteina, scoperta che valse loro il premio Nobel nel 1958.

In quello stesso anno, un'altro scenziato (Francis Crick) formulò quel che viene definito il "dogma centrale della biologia": ovvero, l'informazione genetica passa necessariamente dal DNA all'RNA prima di essere tradotta in molecole proteiche, e mai viceversa.

Tuttavia, studi successivi dimostrarono come l'informazione genetica contenuta in una molecola di RNA può essere trasferita al DNA tramite un processo definito trascrizione inversa. Al contrario, le informazioni contenute nelle proteine non possono essere ritrasferite agli acidi nucleici.

Ricapitolando, il DNA contiene tutte le informazioni genetiche del nostro organismo che a loro volta devono essere trascritte in una molecola di RNA. A questo punto la molecola di RNA potrà essere utilizzata come stampo per la sintesi di proteine attraverso la traduzione dei codici trascritti a partire dal DNA complementare all'RNA.

Ciò sottolinea l'importanza sia del DNA che dell'RNA come molecole fondamentali per la vita di un organismo.