Eiwitsynthese is een belangrijk proces in alle eukaryotische cellen, omdat het eiwit structurele componenten van elke cel vormt en essentieel is voor het leven. Eiwit wordt vaak de bouwsteen van cellen genoemd. Er zijn drie hoofdvormen van RNA: messenger RNA, transfer RNA en ribosomaal RNA. Het DNA regelt alle activiteiten van de cel en het wordt gesynthetiseerd wanneer de cel meer eiwit nodig heeft. Kleine stukjes DNA worden omgezet in RNA door het proces van eiwitsynthese.
Wordt RNA gemaakt van DNA?

Wanneer een cel zijn genetische instructies volgt, kopieert hij een deel van het DNA als een gen naar verander het in een RNA-nucleotide. RNA verschilt op twee verschillende manieren van DNA. De nucleotiden in RNA zijn gemaakt van de suikerribose en worden ribonucleotiden genoemd. DNA heeft deoxyribose als suikergehalte. RNA heeft dezelfde basen als DNA van adenine, guanine en cytosine, maar het heeft de base of uracil in plaats van het thymine dat in DNA zit. De structuur van DNA en RNA is enorm verschillend, aangezien DNA een dubbelstrengige helix is en RNA enkelstrengig is. RNA-ketens kunnen in een grote verscheidenheid van vele vormen worden gevouwen op dezelfde manier als een polypeptideketen opvouwt om de uiteindelijke vorm van een eiwit te vormen.
Hoeveel hoofdtypen RNA zijn er?

Er zijn drie hoofdvormen soorten RNA die worden geproduceerd als moleculen in de kern van menselijke en dierlijke cellen. RNA bevindt zich ook in het cytoplasma van een cel. Het cytoplasma van een cel is alle inhoud buiten de kern die wordt ingesloten door het individuele celmembraan. De drie hoofdsoorten RNA zijn messenger RNA, transfer RNA en ribosomaal RNA of rRNA. Elk van de drie soorten RNA speelt een duidelijke rol bij de eiwitsynthese van transcriptie, decodering en translatie van de genetische code die begint met DNA.
Wat is het proces van eiwitsynthese?

Transcriptie is de eerste stap van eiwitsynthese waarin het messenger-RNA een zeer belangrijke rol speelt. Messenger RNA is onstabiel en leeft niet lang in een cel om ervoor te zorgen dat eiwitten alleen worden gemaakt wanneer ze nodig zijn voor groei of het herstellen van cellen. Transcriptie is wanneer de genetische informatie in het DNA van een cel wordt veranderd in een bericht in de vorm van RNA. Eiwitten van transcriptiefactoren winden de DNA-streng af zodat het enzym RNA-polymerase een enkele DNA-streng kan transcriberen. DNA is gemaakt van vier nucleotide basen van adenine, guanine, cytosine en thymine. Ze worden gecombineerd in paren van adenine plus guanine en cytosine plus thymine. Wanneer het RNA het DNA transcribeert in een messenger RNA-molecuul, paren de adenine met uracil en cytosineparen met guanine. Aan het einde van het transcriptieproces wordt messenger-RNA uit de kern en in het cytoplasma getransporteerd.

Hierna volgt het translatieproces, waarbij overdracht-RNA een belangrijke rol speelt in de eiwitsynthese. Transfer-RNA is het kleinste type RNA en is meestal ongeveer 70 tot 90 nucleotiden lang. Het vertaalt de boodschap binnen de nucleotidesequenties van het messenger-RNA in sequenties van aminozuren. Aminozuren koppelen samen met andere aminozuren om eiwitten te vormen, die nodig zijn voor alle celfuncties. Eiwitten worden gevormd uit een set van 20 aminozuren. Transfer-RNA heeft dezelfde vorm als een klaverblad met drie haarspeldlussen erin. Transfer RNA heeft een aminozuurbevestigingsplaats aan het ene uiteinde ervan en een gedeelte in de middelste lus die de anticodonplaats wordt genoemd. De anticodonsite herkent de codons op het messenger-RNA. Een codon heeft drie continue nucleotidebasen die een aminozuur vormen en het einde van het translatieproces aangeven. Transfer RNA en de ribosomen lezen de messenger RNA codons om een polypeptideketen te produceren, die verschillende veranderingen ondergaat voordat het een volledig functionerend eiwit kan worden.

Ribosomaal RNA (of rRNA) heeft een specifieke functie. Ribosomen zijn gemaakt van ribosomale eiwitten en ribosomaal RNA. Ribosomaal RNA maakt ongeveer 60 procent uit van de massa van het ribosoom. Ze zijn meestal samengesteld uit een grote subeenheid en een kleine subeenheid. De subeenheden worden in de kern gesynthetiseerd door de nucleolus. Ribosomen zijn uniek van aard, omdat ze een bindingsplaats bevatten voor het messenger-RNA en twee bindingsplaatsen voor overdracht-RNA op de RNA-locatie in de grote ribosomale subeenheid. Een kleine ribosomale subeenheid hecht zich aan een messenger RNA-molecuul en tegelijkertijd herkent en bindt een initiator-overdracht RNA-molecuul een bepaalde codonsequentie op hetzelfde ribosomale RNA-molecuul tijdens translatie. Vervolgens omvat de rRNA-functie een grote ribosomale subeenheid die zich aansluit bij het nieuw gevormde complex, waarna beide ribosomale subeenheden langs het messenger RNA-molecuul reizen terwijl ze de codons in de gehele polypeptideketen vertalen terwijl ze erover passeren. Ribosomaal RNA creëert de peptidebindingen tussen aminozuren in de polypeptideketen. Wanneer een terminatiecodon op het messenger-RNA-molecuul wordt bereikt, eindigt het translatieproces en wordt de polypeptideketen vrijgegeven uit het transfer-RNA-molecuul. Op dat moment splitst het ribosoom zich terug in de grote en kleine subeenheden zoals ze waren aan het begin van de vertaalfase.
Hoe lang duurt het proces van eiwitsynthese?

Het proces van DNA naar RNA en het product van eiwitten kan met een verbazingwekkend hoge snelheid plaatsvinden. Het RNA komt vrijwel onmiddellijk vrij wanneer het zich van de DNA-streng scheidt. Op deze manier kunnen veel RNA-kopieën worden gemaakt van exact hetzelfde gen in een korte tijd. De synthese van extra RNA-moleculen kan worden gestart voordat het eerste RNA is voltooid, zodat het snel RNA kan produceren. Wanneer de RNA-moleculen elkaar nauwlettend volgen, kunnen ze elk ongeveer 20 nucleotiden per seconde in mensen en dieren verplaatsen. Meer dan 1.000 transcripties kunnen binnen een uur van een enkel gen voorkomen.
Wat is rRNA-uitputting?

Ribosomale RNA-uitputting is de meest voorkomende component in RNA, omdat het de meerderheid van meer dan 80 tot 90 procent van het totaal van het RNA in een cel. Ribosomale RNA-uitputting is wanneer het rRNA gedeeltelijk wordt verwijderd uit een volledig RNA-monster om de RNA-sequentiereactie beter te bestuderen om zich te concentreren op de andere twee delen van een RNA-monster in de transcriptie.
Wat zijn de andere soorten RNA Geproduceerd in cellen?

Er zijn nog drie extra soorten RNA die in cellen kunnen worden geproduceerd. Kleine nucleaire RNA's functioneren in een verscheidenheid van processen van de kern, zoals het splitsen van de pre-messenger RNA's. Klein nucleolair RNA verwerkt en modificeert chemisch het ribisomale RNA. Andere soorten RNA die niet-coderende eenheden zijn, dienen om te functioneren in cellulaire processen zoals telomeersynthese, het inactiveren van het X-chromosoom en het transporteren van eiwitten naar het endoplasmatisch reticulum voor een goede celgezondheid.
Wat zijn RNA-virussen?

Een RNA-virus heeft een kern van het genetische materiaal dat wordt verkregen uit het DNA van een cel. Het heeft meestal een beschermende capside van eiwitten en een lipidenvelop voor nog meer bescherming. Een RNA-virus hecht zich aan een gastheercel, dringt het binnen, reproduceert het genetische materiaal en creëert het beschermende capside en komt dan uit de cel. RNA-virussen slaan het genetische materiaal van RNA op en niet DNA.

Alle gezonde cellen slaan genetisch materiaal op in het DNA. Het RNA wordt alleen gebruikt wanneer DNA wordt gerepliceerd om RNA te vormen en eiwitten te synthetiseren die een gezonde cel nodig heeft om te leven. DNA is veel stabieler dan RNA, dus DNA maakt heel weinig fouten wanneer cellen delen, maar de instabiliteit van RNA en de replicatie ervan kan veel fouten maken en het kan zelfs met zichzelf communiceren om een virus te vermenigvuldigen. RNA kan elke keer dat het wordt gekopieerd, één fout maken van meer dan 10.000 nucleotiden. Het is ook veel minder in staat om genetische fouten te corrigeren dan DNA. Wanneer een immuunsysteem een virus leert herkennen, vormt het antilichamen om het virus te bestrijden. Virussen kunnen muteren, zodat het immuunsysteem het niet kan herkennen en zich vervolgens kan vermenigvuldigen. Hierdoor kunnen RNA-virussen zich veel sneller verspreiden dan DNA-virussen.

Een virus dat overleeft, kan zich via de RNA-sequentie in nieuwe cellen reproduceren en ervoor zorgen dat duizenden cellen die het reproduceert het virus bevatten. RNA-virussen evolueren sneller dan enig ander levend organisme. Hoge mutaties van met RNA-virus geïnfecteerde cellen bedreigen de overleving van het virus niet.

Er bestaan twee soorten RNA-virussen. Ze kunnen enkelstrengs zijn of sense-strengs of gepaarde als antisense strengen. De dubbelstrengige antisence RNA-virussen moeten eerst veranderen en zichzelf vertalen in enkelstrengs sense RNA. Hierdoor kan de gastheercel een vorm hebben die de ribosomen kunnen lezen. Influenza Een virus houdt de benodigde enzymen dicht bij de nucleïnezuurkern van het virus. Wanneer het verandert van een antisense in een sense RNA, kan het vervolgens worden gelezen door de ribosomen in de cel om virale eiwitten te bouwen en te repliceren.

Sommige RNA-virussen slaan hun informatie op in een sense-streng zodat het kan worden gelezen direct door de ribosomen van de cel en het werkt als een normaal messenger-RNA. In dit geval synthetiseren de ribosomen het RNA-transcript en creëren een antisense virale cel, zodat deze het kan gebruiken als een sjabloon om meer virale RNA's te synthetiseren samen met de noodzakelijke eiwitten om de cellen te laten leven. Een van de meest dodelijke virussen van dit type is Hepatitis C.

Voorbeelden van retrovirussen zijn hiv en aids. Ze slaan hun genetisch materiaal op in de vorm van RNA, maar ze gebruiken het reverse transcriptie-enzym om hun RNA in de geïnfecteerde cel in DNA om te zetten. Hierdoor kunnen veel kopieën in de gastheercellen worden gemaakt, zodat het virus snel een grote hoeveelheid cellen kan infecteren.

Coronavirussen zijn ook RNA-virussen. Ze infecteren voornamelijk de bovenste luchtwegen en het maagdarmkanaal bij de mens. SARS-CoV is een ernstig virus dat zowel de bovenste luchtwegen als de onderste luchtwegen infecteert en het omvat ook gastro-intestinale klachten. Coronavirussen vormen een aanzienlijk percentage van alle verkoudheden. Rhinovirussen zijn de belangrijkste oorzaak van verkoudheid. Conronavirussen kunnen ook leiden tot longontsteking.

SARS is ernstig acuut respiratoir syndroom en het bevat RNA-genen die zeer langzaam muteren. SARS wordt overgedragen door ademhalingsdruppeltjes in de lucht door niezen of hoesten om anderen te infecteren.

Norovirus-infecties werden beroemd vanwege hun verschijning op cruiseschepen en worden Norwalk-achtige virussen genoemd. Deze veroorzaken gastro-enteritis en het wordt van fecaal-orale route van de ene persoon naar de andere verspreid. Als een besmet persoon in een keuken werkt, kunnen ze het voedsel besmetten door het virus in handen te hebben en geen handschoenen te dragen.