RNA不仅是DNA鲜为人知的表亲，而且在将遗传信息转化为人类蛋白质的过程中发挥着关键作用 。这种非凡的分子还携带许多病毒的遗传指令，这可能有助于生命的开始 。
中心法则
核糖核酸是核糖核酸的缩写 ， 核糖核酸是脱氧核糖核酸的缩写 。DNA一起构成了被认为对生命至关重要的三种或四种主要“大分子”之一 。(其他还有蛋白质和脂类 。许多科学家也将碳水化合物归入这一类 。大分子是非常大的分子，通常由重复的亚单位组成 。RNA和DNA由称为核苷酸的亚单位组成 。
两个核酸结合产生蛋白质 。利用核酸中的遗传信息产生蛋白质的过程对生命非常重要，生物学家称之为分子生物学的“中心教条” 。俄勒冈州立大学表示，教条描述了生物体内遗传信息的流动 。他说，DNA信息被写入或“转录”成RNA信息，而RNA信息被写入或“翻译”成RNA 。蛋白质 。
“RNA基本上是一种连接DNA和蛋白质的生物分子 ， ”芝加哥大学研究RNA修饰的生物学家贺娟告诉《生活科学》 。
RNA字母
RNA和DNA储存和复制信息的能力取决于分子中重复的核苷酸亚单位 。核苷酸以特定的序列组织，可以像单词中的字母一样阅读 。
【链式核糖怎么变成环式核糖 核糖为什么叫核糖】每个核苷酸有三个主要部分:糖分子、磷酸基团和称为核碱基或碱基的环状化合物 。来自不同核苷酸单位的糖通过磷酸桥连接 ， 形成RNA或DNA分子的重复聚合物，就像一条项链，糖珠通过磷酸链连接 。
正如美国国家人类基因组研究所所描述的那样，附着在糖上的核酸碱基构成了构建蛋白质所需的序列信息 。RNA和DNA分别有四个碱基的集合:DNA中的腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶 ， RNA中的尿嘧啶被换成胸腺嘧啶 。四个碱基组成了分子的字母，所以用字母来表示:A代表腺嘌呤，G代表鸟嘌呤，以此类推 。
遗传词汇
然而，RNA和DNA不仅可以编码“字母”序列，还可以做更多的事情 。他们也可以复制它们 。这是可能的，因为一条RNA或DNA链的碱基可以粘在另一条链的碱基上，但只能以一种非常特殊的方式 。碱基只与“互补”的配偶体相连:RNA中的C到G和A到DNA中的A到T) 。因此，DNA被用作RNA分子转录的模板，RNA分子反映编码它的DNA序列 。
根据麻省大学的研究，一种叫做信使RNA(mRNA)的RNA利用这种复制功能将遗传数据从DNA转移到核糖体(核糖体 ， 细胞的蛋白质生产成分) 。核糖体“阅读”mRNA序列，以确定蛋白质亚单位(氨基酸)加入生长中的蛋白质分子的顺序 。
另外两种RNA物种完成了这一过程:转移RNA(tRNA)将mRNA指定的氨基酸带入核糖体，而构成大部分核糖体的核糖体RNA(rRNA)将氨基酸连接在一起 。
RNA作为酶
科学家认为，RNA的中心教条活性对分子的定义非常重要 。但是自从生物学家西德尼·奥尔特曼和托马斯·r·切赫在20世纪80年代发现RNA可以像蛋白质一样工作以来 ， 关于RNA是什么以及它能做什么的想法已经大大扩展了 。研究人员因他们的发现获得了1989年的诺贝尔化学奖 。)
蛋白质是体内大多数化学反应的关键成分，尤其是酶 ， 部分原因是这些分子可以实现惊人的形状或构象 。(酶是促进和催化化学反应的蛋白质 。与DNA不同，RNA也可以发生一定程度的变形 ， 因此可以作为基于RNA的酶或核酶 。生物学家Merlin Crossley在Talk中写道，RNA比DNA更灵活，部分原因是RNA核糖上过量的氧使分子不稳定 。脱氧核糖中的“脱氧”是指DNA中缺少1-氧 。
根据一些研究人员的说法，最重要的基于RNA的催化活性发生在核糖体中，其中rRNA(一种核酶)介导添加到蛋白质中的氨基酸的生长 。其他核酶包括小核RNA(snRNA)，它可以将mRNA剪接成可用的形式，以及M1 RNA，这是最早已知的核酶之一 ， 也可以切割细菌tRNA 。
RNA的监管动物园
他说，在过去的30年里，随着研究人员发现了一系列功能完全不同的RNA:调控基因，已知的RNA品种数量激增 。他说:“有一整套RNA起着关键的调节作用 。”影响哪些基因的表达以及表达的速率 。
在2017年发表在《国际生物医学杂志》上的一篇评论中，研究人员写道:“近年来 ， 生物学领域几乎没有像RNA分子生物学那样发生彻底的变化 。”作者写道，最重要的是短干扰RNA(siRNA)、微小RNA(miRNA)和piwi相互作用RNA(piRNA) 。
SiRNA和miRNA通过附着在mRNA上的互补序列“沉默”基因 。正如2010年发表在《当代基因组学》杂志上的一篇综述中所述，调控RNA然后激活蛋白质复合物，该复合物可以切割mRNA或阻止其翻译 。根据2009年发表在《细胞》杂志上的一篇综述，siRNA针对病毒基因等入侵性遗传物质，而miRNA则调控生物体本身的基因 。根据2014年发表在《发展》杂志上的2014年综述，piRNA具有类似的沉默功能，但它在性细胞中起着特殊的作用 。它针对遗传物质的可移动位置，称为“转座子”元件，可以使基因发生变异 。
什么是转基因？
RNA调控的其他参与者包括越来越长的非编码RNA(lncRNA)，它们通过与称为染色质和蛋白质复合物的DNA结合来影响基因，如2019年发行的非编码RNA中所述 。LncRNA可以激活或失活染色质部分 ， 从而将DNA包装成致密的细胞形式，使染色质中的基因得到表达或抑制 。根据2020年《细胞与发育生物学前沿》(Frontiers in Cell and Development Biology)的一篇综述 ， 增强子RNA具有与上述大多数相反的作用，通过未知的机制增加一些基因的表达 。
其他类型的RNA也出现在其他生物中 。例如 ， 细菌宿主miRNA和siRNA的类似物被称为小RNA调节剂(sRNA) 。在细菌和古细菌中发现的基因编辑CRISPR-Cas9系统的一部分也依赖于RNA，RNA与识别入侵者的所谓CRISPR DNA序列结合 。
'RNA世界'
RNA在功能和形式上的多样性有助于激发被称为“RNA世界”假说的想法 。
生物依靠令人震惊的DNA、RNA和蛋白质系统来传递遗传信息 ， 科学家们长期以来一直想知道这个系统是如何以早期生命的形式出现的 。他说，RNA提供了一个合理的答案:这种分子不仅可以储存遗传信息，还可以催化反应 ， 这表明早期的简单生物可能只依赖于RNA 。
他说:“这是混血儿 。”“因此，从一开始就说得通 。”
此外，他说，核糖核酸的糖基通常更容易出现在生物体中 。然后脱氧核糖由核糖产生 。他说:“因此，这意味着你的生命中必须有核糖、RNA，然后是DNA 。”
从更简单的RNA开始，可能会出现更复杂的生命周期 ， 更稳定的DNA将进化成长期库，蛋白质将被开发为更有效的催化剂 。
为什么要使用RNA？
在从DNA到蛋白质的过程中，RNA本质上是充当中间人的角色，那么为什么不消除RNA之间的差距，直接从DNA转化为蛋白质呢？他说 ， 简单的生命形式(如DNA病毒)会做到这一点 。类似地，一些最臭名昭著的病毒——艾滋病毒、普通感冒病毒、流感病毒和新冠肺炎病毒——将它们所有的遗传信息保存在RNA中，没有DNA的前身 。
他说 ， 更复杂的生物需要做更多的基因调控 。因此，它们的基因组大多不编码蛋白质，而是编码基因组中调控其他序列的部分 。例如，启动子可以开启或关闭基因 。“你不想把人类基因组的30亿个碱基对转换成蛋白质序列，”他说 。他说 ， 在许多无法编码所需人类蛋白质的序列上消耗细胞资源将是“巨大的浪费” 。RNA只能将遗传序列的蛋白质编码位点转录成mRNA中介 。
基因研究
此外，mRNA提供了一种微调基因输出的便捷方式 。非盈利组织RNA Society表示:“RNA是DNA的复印件 。”“当一个细胞需要产生某种蛋白质时，它…以信使RNA的形式产生DN段的多个拷贝…因此，RNA扩大了一次可以制造的给定蛋白质的数量 。”
RNA的扩增能力再次归因于分子的柔性 。因为RNA可以折叠成各种形状，所以它可以产生运行复印机所需的mRNA和tRNA构象 。DNA做不到 。
研究前沿
RNA不仅可以储存许多病毒的遗传信息，还可以帮助科学家对抗同样的入侵者 。生物学家亚历克西斯·胡博德(Alexis Hubaud)在哈佛研究生院的博客上写道，拟议中的基于RNA的疫苗将使用注射的mRNA来告诉人们制造抗原，抗原是引发免疫反应的物质 。他告诉《生活科学》:“这是开发抗新冠肺炎疫苗最流行的方法之一 。”候选的新冠肺炎疫苗如Moderna和Pfizer都采用这种方法 。
