Dogma utama biologi molekul mencadangkan bahawa DNA mengandungi maklumat untuk mengekod semua protein kita, dan tiga jenis RNA yang berbeza menterjemahkan kod ini kepada polipeptida secara pasif. Khususnya, messenger RNA (mRNA) membawa pelan tindakan protein daripada DNA sel ke ribosomnya, iaitu "mesin" yang mengawal sintesis protein. RNA (tRNA) kemudiannya memindahkan asid amino yang sesuai ke ribosom untuk dimasukkan ke dalam protein baru. Sementara itu, ribosom itu sendiri terdiri terutamanya daripada molekul RNA (rRNA) ribosom.
Namun, dalam setengah abad sejak struktur DNA mula-mula dibangunkan, saintis telah mengetahui bahawa RNA memainkan peranan yang lebih besar daripada hanya mengambil bahagian dalam sintesis protein. Sebagai contoh, banyak jenis RNA telah didapati sebagai pemangkin, bermakna mereka menjalankan tindak balas biokimia dengan cara yang sama seperti yang dilakukan oleh enzim. Di samping itu, banyak spesies RNA lain telah didapati memainkan peranan pengawalseliaan yang komplekssel.
Oleh itu, molekul RNA memainkan banyak peranan dalam kedua-dua proses selular normal dan keadaan penyakit. Biasanya molekul RNA yang tidak berbentuk mRNA dipanggil bukan pengekodan kerana ia tidak mengekod untuk protein. Penyertaan mRNA bukan pengekodan dalam banyak proses pengawalseliaan. Kelaziman dan kepelbagaian fungsi mereka membawa kepada hipotesis bahawa "dunia RNA" boleh mendahului evolusi fungsi DNA dan RNA dalam sel, penyertaan dalam biosintesis protein.
RNA bukan pengekodan dalam eukariota
Terdapat beberapa jenis RNA bukan pengekodan dalam eukariota. Paling ketara, mereka memindahkan RNA (tRNA) dan RNA ribosom (rRNA). Seperti yang dinyatakan sebelum ini, kedua-dua tRNA dan rRNA memainkan peranan penting dalam terjemahan mRNA ke dalam protein. Contohnya, Francis Crick mencadangkan kewujudan molekul RNA penyesuai yang boleh mengikat kod nukleotida mRNA, dengan itu memudahkan pemindahan asid amino ke dalam rantai polipeptida yang semakin meningkat.
Karya Hoagland et al. (1958) sememangnya mengesahkan bahawa sebahagian kecil RNA selular dikaitkan secara kovalen kepada asid amino. Kemudian, fakta bahawa rRNA ternyata merupakan komponen struktur ribosom mencadangkan bahawa, seperti tRNA, rRNA juga tidak berkod.
Selain rRNA dan tRNA, terdapat beberapa RNA bukan pengekodan lain dalam sel eukariotik. Molekul-molekul ini membantu dalam banyak fungsi penyimpanan tenaga penting RNA dalam sel, yang masih disebut dan ditakrifkan. RNA ini sering dirujuk sebagai RNA pengawalseliaan kecil (sRNA).dalam eukariota, mereka telah diklasifikasikan lagi kepada beberapa subkategori. Bersama-sama, RNA kawal selia memberikan kesannya melalui gabungan pasangan asas pelengkap, kompleks dengan protein dan aktiviti enzimnya sendiri.
RNA nuklear kecil
Satu subkategori penting RNA pengawalseliaan kecil terdiri daripada molekul yang dikenali sebagai RNA nuklear kecil (snRNA). Molekul ini memainkan peranan penting dalam pengawalan gen melalui penyambungan RNA. SnRNA ditemui dalam nukleus dan biasanya dikaitkan rapat dengan protein dalam kompleks yang dipanggil snRNPs (ribonukleoprotein nuklear kecil, kadangkala dirujuk sebagai "snurps"). Molekul yang paling biasa ialah zarah U1, U2, U5 dan U4/U6, yang terlibat dalam penyambungan pra-mRNA untuk membentuk mRNA matang.
MicroRNA
Topik lain yang menarik minat penyelidik ialah mikroRNA (miRNA), yang merupakan RNA pengawalseliaan kecil dengan panjang kira-kira 22 hingga 26 nukleotida. Kewujudan miRNA dan fungsi kontraktilnya RNA dalam sel dalam peraturan gen pada asalnya ditemui dalam nematod C. elegans (Lee et al., 1993; Wightman et al., 1993). Sejak penemuan miRNA mereka, mereka telah dikenal pasti dalam banyak spesies lain, termasuk lalat, tikus dan manusia. Setakat ini, beberapa ratus miRNA telah dikenal pasti. Mungkin ada banyak lagi (He & Hannon, 2004).
MiRNA telah ditunjukkan menghalang ekspresi gen dengan menekan terjemahan. Contohnya, miRNA yang dikodkan oleh C. elegans, lin-4 dan let-7,mengikat ke kawasan 3'-tidak diterjemahkan sasaran mRNA mereka, menghalang pembentukan protein berfungsi pada peringkat tertentu perkembangan larva. Setakat ini, kebanyakan miRNA yang dikaji nampaknya mengawal ekspresi gen dengan mengikat kepada mRNA sasaran melalui pasangan asas yang tidak sempurna dan perencatan terjemahan seterusnya, walaupun beberapa pengecualian telah diperhatikan.
Penyelidikan tambahan menunjukkan miRNA juga memainkan peranan penting dalam kanser dan penyakit lain. Sebagai contoh, spesies miR-155 diperkaya dalam sel B yang berasal daripada limfoma Burkitt, dan urutannya juga berkorelasi dengan translokasi kromosom yang diketahui (pertukaran DNA antara kromosom).
RNA kecil yang mengganggu
RNA kecil yang mengganggu (siRNA) ialah satu lagi kelas RNA. Walaupun molekul ini hanya 21 hingga 25 pasangan asas panjang, ia juga berfungsi untuk menyenyapkan ekspresi gen. Khususnya, satu helai molekul siRNA bertali dua boleh dimasukkan ke dalam kompleks yang dipanggil RISC. Kompleks yang mengandungi RNA ini kemudiannya boleh menghalang transkripsi molekul mRNA yang mempunyai urutan pelengkap kepada komponen RNAnya.
MiRNA pertama kali dikenal pasti melalui penglibatan mereka dalam gangguan RNA (RNAi). Mereka mungkin telah berkembang sebagai mekanisme pertahanan terhadap virus RNA rantai dua. SiRNA diperoleh daripada transkrip yang lebih panjang dalam proses yang serupa dengan yang mana miRNA berlaku dan pemprosesan kedua-dua jenis RNA melibatkan enzim yang samapemain dadu. Kedua-dua kelas kelihatan berbeza dalam mekanisme penindasan mereka, tetapi pengecualian telah ditemui di mana siRNA mempamerkan tingkah laku yang lebih tipikal bagi miRNA dan sebaliknya (He & Hannon, 2004).
RNA Nukleolar Kecil
Di dalam nukleus eukariotik, nukleolus ialah struktur di mana pemprosesan rRNA dan pemasangan ribosom berlaku. Molekul yang dipanggil RNA nukleolar kecil (snoRNA) telah diasingkan daripada ekstrak nukleolar kerana banyaknya dalam struktur ini. Molekul ini berfungsi untuk memproses molekul rRNA, yang selalunya menghasilkan metilasi dan pseudouridilasi nukleosida tertentu. Pengubahsuaian dimediasi oleh salah satu daripada dua kelas snoRNA: C/D-box atau H/ACA-box family, yang biasanya melibatkan penambahan kumpulan metil atau pengisomeran uradin dalam molekul rRNA yang tidak matang, masing-masing.
RNA bukan pengekodan dalam prokariot
Walau bagaimanapun, eukariota tidak memacu pasaran ke dalam RNA bukan pengekodan dengan fungsi tenaga pengawalseliaan khusus RNA dalam sel. Bakteria juga mempunyai kelas RNA pengawalseliaan kecil. RRNA bakteria terlibat dalam proses yang terdiri daripada virulensi kepada peralihan daripada pertumbuhan kepada fasa pegun yang berlaku apabila bakteria berhadapan dengan situasi kekurangan nutrien.
Salah satu contoh rRNA bakteria ialah RNA 6S yang terdapat dalam Escherichia coli. Molekul ini telah dicirikan dengan baik, dengan penjujukan awalnya berlaku pada tahun 1980. RNA 6Sdipelihara merentas banyak spesies bakteria, menunjukkan peranan penting dalam pengawalseliaan gen.
RNA telah terbukti mempengaruhi aktiviti RNA polymerase (RNAP), molekul yang menyalin RNA utusan daripada DNA. RNA 6S menghalang aktiviti ini dengan mengikat subunit polimerase yang merangsang transkripsi semasa pertumbuhan. Melalui mekanisme ini, RNA 6S menghalang ekspresi gen yang merangsang pertumbuhan aktif dan membantu sel memasuki fasa pegun (Jabri, 2005).
Riboswitches
Regulasi gen - dalam kedua-dua prokariot dan eukariota - dipengaruhi oleh unsur kawal selia RNA yang dipanggil riboswitches (atau suis RNA). Riboswitch ialah penderia RNA yang mengesan dan bertindak balas kepada isyarat persekitaran atau metabolik dan dengan itu mempengaruhi ekspresi gen.
Contoh mudah kumpulan ini ialah RNA penderia suhu yang terdapat dalam gen virulensi patogen bakteria Listeria monocytogenes. Apabila bakteria ini memasuki perumah, suhu tinggi di dalam badan perumah mencairkan struktur sekunder segmen dalam kawasan 5' mRNA yang tidak diterjemahkan yang dihasilkan oleh gen prfA bakteria. Akibatnya, perubahan berlaku dalam struktur sekunder.
Suis ribos tambahan telah ditunjukkan untuk bertindak balas terhadap kejutan haba dan sejuk dalam pelbagai organisma dan juga mengawal sintesis metabolit seperti gula dan asid amino. Walaupun suis ribos kelihatan lebih biasa pada prokariot, banyak juga ditemui dalam sel eukariotik.
