Kwasy nukleinowe

Kwasy nukleinowe (dawniej nukleiny^[1]) – organiczne związki chemiczne, biopolimery zbudowane z nukleotydów (czyli polinukleotydy). Zostały odkryte w roku 1869 przez Johanna Friedricha Mieschera. Znane są dwa podstawowe rodzaje naturalnych kwasów nukleinowych: kwasy deoksyrybonukleinowe (DNA) i rybonukleinowe (RNA).

Model fragmentu podwójnej helisy DNA

Występowanie w organizmach

Komórki wszystkich organizmów na Ziemi zawierają zarówno DNA (w jądrze komórkowym, mitochondriach, plastydach, plazmidach i nukleoidach, a także jako eccDNA^[2]), jak i RNA (w jądrze komórkowym, rybosomach, spliceosomach i kryptach^[3]). Oprócz tego komórki mogą zawierać pasożyty wewnątrzkomórkowe (także mające kwasy nukleinowe). Ich przykładem są wirusy, co jest podstawą ich podziału na wirusy RNA i wirusy DNA. Wiroidy, które mogą przeniknąć do komórki roślinnej, to z kolei zakaźne cząsteczki RNA.

Funkcje

Kwasy nukleinowe przechowują informację genetyczną organizmu oraz pośredniczą w produkcji białek zgodnie z zasadami kodu genetycznego.

Cząsteczki kwasu rybonukleinowego pełnią kluczowe role w funkcjonowaniu komórki. Odpowiadają m.in. za regulację ekspresji genów (miRNA), a także wchodzą w skład aparatu translacyjnego (rRNA tworzące rybosom oraz tRNA dobudowujące kolejne aminokwasy do syntezowanego łańcucha peptydowego)^[4]. Spośród innych funkcji realizowanych przez RNA można wymienić regulację splicingu przez snRNA oraz ochronę komórek płciowych przed retrotranspozonami przez piRNA^[5]. Niektóre cząsteczki RNA – rybozymy – mają właściwości katalityczne.

W komórkach bakteryjnych, a także w niektórych organizmach eukariotycznych, ważną rolę spełniają ryboprzełączniki, regulujące ekspresję genów. W odróżnieniu jednak od eukariotycznych miRNA, ryboprzełącznik jest w tej samej cząsteczce mRNA co białko, którego ekspresję reguluje, a regulacja następuje poprzez zmianę konformacji nici mRNA (inaczej niż w dużo bardziej złożonym mechanizmie działania białkowo-rybonukleinowego kompleksu RISC, w skład którego wchodzi miRNA)^[6].

Budowa

Struktura fragmentu DNA. Grupa fosforanowa łączy wiązaniami estrowymi pozycje 3'-O i 5'-O reszt deoksyrybozy. W pozycjach 1' przyłączone są przykładowe zasady heterocykliczne (tymina i adenina)

Monomer kwasu nukleinowego (nukleotyd) składa się z nukleozydu – czyli cząsteczki pentozy (dla RNA rybozy, dla DNA deoksyrybozy), do której przyłączona jest, przy pierwszym atomie węgla, wiązaniem N-glikozydowym^[7] zasada azotowa (purynowa lub pirymidynowa) – oraz z reszty fosforanowej, przyłączonej do trzeciego oraz piątego atomu węgla dwóch sąsiednich pentoz polimeru. Wynika z tego, że między nukleotydami występuje wiązanie fosfodiestrowe^[8].

Wspomnianymi zasadami są adenina, guanina, cytozyna oraz uracyl (w RNA) lub tymina (w DNA).

Zobacz też

Zobacz multimedia związane z tematem: Kwasy nukleinowe

• chemiczna synteza oligonukleotydów
• GNA
• PNA
• TNA