Ribonukleinsäure

Die Ribonukleinsäure (RNA), im Deutschen auch RNS genannt, ist ein Molekül, welches sich aus den Ketten mehrerer Nukleotide (Grundbausteine von Nukleinsäuren) zusammensetzt. Diese befinden sich im Zellkern und Zytoplasma der Zellen eines jeden Lebewesens. Des Weiteren liegt sie bei bestimmten Virustypen vor.

Wesentliche Funktion der RNA in der biologischen Zelle ist die Umsetzung von genetischer Information in Proteine (Proteinbiosynthese/Neubildung von Proteinen in Zellen, Transkription/Synthese von RNA anhand einer DNA als Vorlage und Translation/Synthese von Proteinen in den Zellen lebender Organismen, die nach Vorgabe genetischer Information an den Ribosomen abläuft), in Form der mRNA fungiert sie dabei als Informationsüberträger.

Anders als bei der DNA handelt es sich bei dem Aufbau der Form nicht um eine Doppelhelix, sondern um eine Einfachhelix, einen einzelnen Strang, der von sich selbst umlaufen wird. Jedes Nukleotid innerhalb der RNA hat drei Bestandteile. Darunter die vier Nukleinbasen (Adenin, Cytosin, Guanin und Uracil), welche wie bei der DNA häufig mit ihren Anfangsbuchstaben abgekürzt werden. Dabei unterscheidet sich die Nukleinbase Uracil von der Nukleinbase Thymin aus der DNA ausschließlich durch eine zusätzliche Methylgruppe. Die zwei weiteren Bestandteile der RNA sind das Kohlenhydrat Ribose und ein Phosphat-Rest. Im Gegensatz zu der Desoxyribose bei der DNA besitzt die Ribose der RNA eine Hydroxygruppe (funktionelle Gruppe aus einem Wasser- und Sauerstoffatom) anstatt eines einzelnen Wasserstoffatoms, welches für eine geringere Stabilität der RNA sorgt. Wie bei der DNA sind die Nukleotide in einer sich abwechselnden Zucker-Phosphat-Kette durch Molekularbindung miteinander verbunden.

Die Synthese der RNA erfolgt durch die Katalysierung eines Enzyms aus der RNA-Polymerase. Dabei geschieht ein Prozess namens Transkription, wobei die DNA als Vorlage benutzt wird. Bei der sogenannten Transkriptionsinitiation setzt sich die RNA-Polymerase an eine DNA-Sequenz, welche Promoter genannt wird. Der Promoter ist ein an der DNA liegendes Protein, welches das Enzym aus der RNA-Polymerase in die Lage versetzt, dieses zu spalten. Das Enzym bewegt sich entlang der DNA und ein neuer, wachsender RNA-Strang entsteht, an welchem nach und nach ein Nukleotid hinzugefügt wird. Erreicht das Enzym den Terminator, also das Ende eines DNA-Abschnitts, wird die Synthese beendet und es kommt zu einer Lösung der RNA-Polymerase von der DNA.

Es gibt mehrere Formen der RNA, welche spezifische Funktionen in einer Zelle ausüben und bei der Proteinbiosynthese (Neubildung von Proteinen) eine Rolle spielen. Dabei sind vier häufig vorkommende Formen der RNA von hoher Bedeutung:

• Die mRNA (messenger RNA) spielt eine wesentliche Rolle bei der Proteinbiosynthese in einer Zelle (Translation), wobei Informationen eines Proteins aus der DNA zu den Ribosomen transportiert werden. Dabei muss die Aminosäurensequenz der DNA mit den drei Nukleotiden der RNA übereinstimmen.
• Die tRNA (transfer RNA) ist eine RNA, deren Moleküle eines RNA-Strangs nur aus ca. 80 Nukleotiden bestehen. Sie hat die Aufgabe, während der Translation der entsprechenden mRNA-Sequenz die korrekte Aminosäurensequenz zu vermitteln.
• Die rRNA (ribosomale RNA) hat die Aufgabe, Aminosäuren zu den Ribosomen zu transportieren, ein für den Zusammenbau von Proteinen wichtiges Organell. Innerhalb der Ribosomen sorgt sie für eine Übersetzung der mRNA in sogenannte Polypeptide (ein aus 10 bis 100 Aminosäuren bestehendes Peptid). Sie kommt im Zellkern, Zytoplasma und auch in Plastiden (Zellorganelle von Pflanzen und Algen) vor.
• Die miRNA (micro RNA) ist eine nur etwa 25 Nukleotide lange, non-kodierende Region der mRNA, die sowohl bei Tieren als auch Pflanzen zu finden ist. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Promotion (Steigerung der Expression) und Inhibition (Verminderung der Expression) der Genexpression.

Die ersten, wesentlichen Forschungen an der RNA begannen 1959 durch Severo Ochoa und Arthur Kornberg, welche die Synthese durch die RNA-Polymerase erkannten. 1989 wurde festgestellt, dass RNA-Moleküle eine katalytische Aktivität besitzen.