RNA

RNA s.m. (dall'ingl.  ribonucleic   acid, acido ribonucleico). Bioch. Macromolecola di origine biologica (biopolimero) risultante dalla polimerizzazione di ribonucleotidi (nucleotidi formati da una base azotata, unita a uno zucchero a cinque atomi di carbonio, il ribosio, esterificato da una molecola di acido fosforico). � RNA ricombinante, tecnologia per la produzione su larga scala di specifici frammenti di RNA.

u Biochimica

La  polimerizzazione porta alla formazione di uno scheletro regolare costituito dall'alternarsi di ribosio e acido fosforico, uniti da legami in posizione 5‘ e 3‘, dal quale sporgono le diverse basi azotate. Le due estremità della catena polinucleotidica non sono uguali: una infatti presenta il gruppo fosforico del carbonio 5‘ non esterificato, ed è detta estremità 5‘; l'altra presenta libero il gruppo alcoolico del carbonio 3‘ ed è detta estremità 3‘. Dal punto di vista chimico l'RNA ha una struttura simile al DNA, dal quale differisce per la presenza del ribosio al posto del desossiribosio, per la presenza di uracile al posto della timina (le altre basi azotate, adenina, guanina e citosina sono uguali) e per la presenza di basi “rare” (ipoxantina) o modificate (basi alchilate, diidrouracile, ecc.). Dal punto di vista della struttura molecolare, l'RNA è costituito da una singola catena polinucleotidica, a differenza del DNA che presenta la struttura a doppia elica. Nell'RNA, tuttavia, se la sequenza nucleotidica lo permette, la stessa catena polinucleotidica si ripiega su se stessa per tratti più o meno lunghi a formare anse (o loops) a doppia elica, che danno origine alle cosiddette strutture secondarie dell'RNA. Rispetto al DNA, l'RNA è più abbondante nelle cellule e presenta una diversa distribuzione al loro interno, in quanto si trova, oltre che nel nucleo e nei mitocondri, anche e soprattutto nel citoplasma. Esso presenta inoltre una notevole eterogeneità molecolare. Le varie classi di RNA differiscono infatti per sequenza nucleotidica, per lunghezza della catena, per stabilità nel tempo. Si distinguono tre principali classi: RNA messaggero o mRNA); RNA ribosomale (o rRNA) e RNA di trasporto o transfer (o tRNA). Tutte sono coinvolte nel processo della sintesi proteica, con funzioni profondamente diverse.

v RNA messaggero o mRNA

Sintesi proteica

Viene  sintetizzato a contatto col DNA cromosomico, poi si separa da questo, migra nel citoplasma e assicura la sintesi proteica. Costituisce lo stampo negativo del codice genetico iscritto nel DNA. In effetti questo tipo di RNA viene sintetizzato a contatto di quella delle due catene del DNA che contiene il messaggio ereditario, grazie all'azione di un enzima: l'RNA- polimerasi. Questa sintesi è tale per cui a ciascuna base di DNA corrisponde la base complementare nella catena dell'RNA: così, ad es., a ogni molecola di adenina corrisponde una molecola di uracile e a ciascuna molecola di guanina ne corrisponde una di citosina. La molecola di RNA è quindi il duplicato in negativo del messaggio ereditario, il quale sarà in seguito decifrato nel citoplasma tramite i ribosomi e utilizzato per la sintesi proteica per mezzo dell'RNA di trasporto. La scoperta dell'RNA messaggero è il risultato dei lavori di alcuni gruppi di ricercatori francesi e americani, ma il suo significato venne precisato nel 1961 dai biologi francesi F. Jacob e J. Monod.

v RNA ribosomale o rRNA
 

v RNA di trasporto o solubile o transfer o tRNA

E'  un tipo di RNA la cui molecola comprende 70-80 nucleotidi e termina, a un'estremità, con la sequenza CCA (citosinacitosina- adenina) e, all'altra estremità, con una molecola di guanina; contiene inoltre basi particolari. La sua struttura piana è simile a un trifoglio formato da tre anelli o cappi e da un “fusticino” costituito dalle due estremità della molecola. Nello spazio invece ha la forma di una L . Il ruolo dell'RNA di trasporto è quello di trasferire gli amminoacidi del mezzo cellulare verso la catena di montaggio delle proteine, rappresentata dall'RNA messaggero. Esistono tanti tipi di RNA di trasporto quanti sono gli amminoacidi, quindi una ventina: ciascun RNA di trasporto è specifico per un dato amminoacido. Tale specificità è inscritta all'estremità della molecola, subito prima della sequenza CCA, che è comune a tutti gli RNA di trasporto, sotto forma di una sequenza di basi specifiche che captano l'amminoacido dato. Questo RNA di trasporto e il suo amminoacido formano un complesso RNA-t-amminoacile; nel citoplasma è costantemente presente una riserva di questi complessi corrispondenti a ciascun amminoacido. L'RNA di trasporto possiede un altro aggruppamento specifico, dato da una tripletta di basi localizzata in uno degli anelli del “trifoglio”, detta anticodone, che consente al tRNA di “ingranare” con un codone dell'mRNA. Questa tripletta è specifica per l'amminoacido e corrisponde a una informazione del codice genetico dell'RNA messaggero, come questa è corrispondente all'informazione portata dal DNA. Quando il ribosoma decifra il codice inscritto nell'RNA messaggero, si può fare l'ipotesi che esso si arresti su ciascuna informazione e permetta l'inserimento del gruppo corrispondente di un RNA di trasporto. In tal modo gli RNA di trasporto si succedono sulla catena di montaggio costituita dall'RNA messaggero secondo un ordine rigoroso, quello del codice genetico, permettendo agli amminoacidi di legarsi gli uni agli altri secondo l'ordine proprio del codice. Una volta utilizzato, ciascun RNA di trasporto fissa un nuovo amminoacido e serve a un nuovo trasporto per la formazione della catena polipeptidica.

v RNA ricombinante

Nei  virus batterici contenenti RNA come materiale genetico, la duplicazione del genoma è garantita da un enzima noto come RNA- replicasi. La sintesi di RNA operata da questo enzima è rimarchevole perchè un piccolo numero di molecole di RNA virale può fare da stampo per la sintesi di un numero enorme di nuove catene di RNA. Quest'amplificazione è la conseguenza di un processo autocatalitico, in cui le copie di nuova sintesi diventano immediatamente stampi per un nuovo ciclo di replicazione. Pertanto il numero di catene di RNA cresce esponenzialmente con il procedere della reazione. La tecnica dell'RNA ricombinante utilizza questo processo per disporre in tempo molto breve di grandi quantità di RNA, di solito difficilmente ottenibili mediante tecnologie genetiche già in uso: 1 mg di RNA può essere infatti prodotto in un'ora da 100 nanogrammi di RNA stampo iniziale. L'unico inconveniente è il fatto che l'RNA-replicasi può utilizzare come stampo solo l'RNA virale. Tuttavia se si riesce a inserire una molecola di RNA eterologo all'interno dell'RNA virale, l'RNA ottenuto, detto RNA ricombinante, può essere duplicato dall'RNA- replicasi. La molecola di RNA ricombinante viene prodotta in due fasi. Dapprima l'RNA virale viene tagliato in un punto specifico da una ribonucleasi. Poi tra i due frammenti di RNA ottenuti viene inserito l'RNA eterologo, mediante un altro enzima, la RNA ligasi del batteriofago T4. La tecnica permette la manipolazione in laboratorio dell'RNA, consentendo la produzione di stampi per studiare i meccanismi di sintesi e degradazione dell'RNA, la manipolazione di genomi a RNA e la disponibilità su larga scala di RNA messaggero che viene utilizzato per la sintesi controllata di proteine utili, come per esempio l'insulina.