Το MRNA είναι ένας σημαντικός αγγελιοφόρος, που μεταφέρει τις οδηγίες για τη ζωή από το DNA στο υπόλοιπο κύτταρο. ktsimage / iStock μέσω του Getty Images Plus 

Ένα εκπληκτικό αστέρι της πανδημικής αντίδρασης του κοροναϊού ήταν το μόριο που ονομάζεται mRNA. Είναι το βασικό συστατικό του Pfizer και της Moderna Εμβόλια για τον covid19. Αλλά το ίδιο το mRNA δεν είναι μια νέα εφεύρεση από το εργαστήριο. Εξέλιξε δισεκατομμύρια χρόνια πριν και βρίσκεται φυσικά σε κάθε κύτταρο του σώματός σας. Οι επιστήμονες πιστεύουν Το RNA προήλθε από τις πρώτες μορφές ζωής, ακόμη και πριν υπάρξει DNA.

Εδώ είναι ένα μάθημα συντριβής σε ό, τι είναι το mRNA και τη σημαντική δουλειά που κάνει.

Γνωρίστε τον γενετικό μεσάζοντα

Ίσως γνωρίζετε για το DNA. Είναι το μόριο που περιέχει όλα τα γονίδια σας με έναν κωδικό τεσσάρων γραμμάτων - A, C, G και T.

Το Messenger RNA μεταφέρει γενετικές πληροφορίες από το DNA στον εξαιρετικά προστατευμένο πυρήνα στο υπόλοιπο κύτταρο, όπου δομές που ονομάζονται ριβοσώματα μπορούν να δημιουργήσουν πρωτεΐνες σύμφωνα με το σχεδιάγραμμα του DNA. ttsz / iStock μέσω Getty Images Plus

Το DNA βρίσκεται μέσα στα κύτταρα κάθε ζωντανού όντος. Προστατεύεται σε ένα μέρος του κυττάρου που ονομάζεται πυρήνας. Τα γονίδια είναι οι λεπτομέρειες στο σχεδιάγραμμα του DNA για όλα τα φυσικά χαρακτηριστικά που σας κάνουν μοναδικά εσείς.

Αλλά οι πληροφορίες από τα γονίδια σας πρέπει να προέρχονται από το DNA του πυρήνα στο κύριο μέρος του κυττάρου - το κυτταρόπλασμα - όπου συγκεντρώνονται οι πρωτεΐνες. Τα κελιά βασίζονται πρωτεΐνες να πραγματοποιήσει τις πολλές διαδικασίες που απαιτούνται για να λειτουργήσει το σώμα. Εκεί μπαίνει το messenger RNA ή mRNA για συντομία.

Μεταγράφονται τμήματα του κώδικα DNA σε συντομευμένα μηνύματα που είναι οδηγίες για την παραγωγή πρωτεϊνών. Αυτά τα μηνύματα - το mRNA - μεταφέρονται στο κύριο μέρος του κελιού. Μόλις φτάσει το mRNA, το το κύτταρο μπορεί να παράγει συγκεκριμένες πρωτεΐνες από αυτές τις οδηγίες.

Η δίκλωνη αλληλουχία DNA μεταγράφεται σε κώδικα mRNA έτσι οι οδηγίες μπορούν να μεταφραστούν σε πρωτεΐνες. Alkov / iStock μέσω Getty Images Plus

Η δομή του RNA είναι παρόμοια με το DNA αλλά έχει κάποιες σημαντικές διαφορές. Το RNA είναι ένα μονόκλωνο κωδικών γραμμάτων (νουκλεοτίδια), ενώ το DNA είναι διπλόκλωνο. Ο κωδικός RNA περιέχει ένα U αντί για ένα T - uracil αντί για θυμίνη. Και οι δομές RNA και DNA έχουν ραχοκοκαλιά από μόρια σακχάρου και φωσφορικών, αλλά Το σάκχαρο του RNA είναι ριβόζη και το DNA είναι δεοξυριβόζη. Το σάκχαρο του DNA περιέχει ένα λιγότερο άτομο οξυγόνου και αυτή η διαφορά αντικατοπτρίζεται στα ονόματά τους: Το DNA είναι το ψευδώνυμο του δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος, το RNA είναι ριβονουκλεϊκό οξύ.

Τα ίδια αντίγραφα του DNA βρίσκονται σε κάθε κύτταρο ενός οργανισμού, από ένα πνευμονικό κύτταρο έως ένα μυϊκό κύτταρο έως έναν νευρώνα. Το RNA παράγεται ανάλογα με τις ανάγκες ως απόκριση στο δυναμικό κυτταρικό περιβάλλον και στις άμεσες ανάγκες του σώματος. Είναι δουλειά του mRNA να βοηθήσει να πυροδοτήσει τα κυτταρικά μηχανήματα για την κατασκευή των πρωτεϊνών, όπως κωδικοποιούνται από το DNA, που είναι κατάλληλες για εκείνο τον χρόνο και τόπο.

Η καλύτερη διαδικασία που μετατρέπει το DNA σε mRNA σε πρωτεΐνη είναι το θεμέλιο για το πώς λειτουργεί το κελί.

Προγραμματισμένο για αυτοκαταστροφή

Ως ενδιάμεσος αγγελιοφόρος, το mRNA είναι ένας σημαντικός μηχανισμός ασφάλειας στο κελί. Αποτρέπει τους εισβολείς από την εισβολή των κυτταρικών μηχανών για την παραγωγή ξένων πρωτεϊνών, επειδή οποιοδήποτε RNA έξω από το κύτταρο στοχεύεται στιγμιαία για καταστροφή από ένζυμα που ονομάζονται RNases. Όταν αυτά τα ένζυμα αναγνωρίζουν τη δομή και το U στον κώδικα RNA, διαγράφουν το μήνυμα, προστατεύοντας το κελί από εσφαλμένες οδηγίες.

Το mRNA δίνει επίσης στο κύτταρο έναν τρόπο να ελέγχει το ρυθμό παραγωγής πρωτεϊνών - ενεργοποιώντας τα σχεδιαγράμματα "ή" απενεργοποίηση "όπως απαιτείται. Κανένα κύτταρο δεν θέλει να παράγει όλες τις πρωτεΐνες που περιγράφονται σε ολόκληρο το γονιδίωμά σας ταυτόχρονα.

Οι οδηγίες του Messenger RNA έχουν χρονική διάρκεια αυτοκαταστροφής, όπως ένα κείμενο που εξαφανίζεται ή ένα μήνυμα snapchat. Τα δομικά χαρακτηριστικά του mRNA - το U στον κώδικα, το μονόκλωνο σχήμα του, η ζάχαρη ριβόζης και η ειδική του αλληλουχία - διασφαλίζουν ότι το mRNA έχει μια σύντομη ημιζωή. Αυτές οι δυνατότητες συνδυάζονται για να επιτρέψουν στο μήνυμα να «διαβαστεί», να μεταφραστεί σε πρωτεΐνες και, στη συνέχεια, να καταστραφεί γρήγορα - μέσα σε λίγα λεπτά για ορισμένες πρωτεΐνες που πρέπει να ελέγχονται αυστηρά ή έως και μερικές ώρες για άλλες.

Μόλις εξαφανιστούν οι οδηγίες, η παραγωγή πρωτεϊνών σταματά μέχρι να λάβουν ένα νέο μήνυμα τα εργοστάσια πρωτεΐνης.

Αξιοποίηση mRNA για εμβολιασμό

Όλα τα χαρακτηριστικά του mRNA το έκαναν μεγάλο ενδιαφέρον για τους προγραμματιστές εμβολίων. Ο στόχος ενός εμβολίου είναι να κάνει το ανοσοποιητικό σας σύστημα να αντιδρά σε μια ακίνδυνη έκδοση ή σε μέρος ενός μικροβίου, οπότε όταν συναντήσετε το πραγματικό πράγμα είστε έτοιμοι να το καταπολεμήσετε. Οι ερευνητές βρήκαν έναν τρόπο εισαγωγή και προστασία ένα μήνυμα mRNA με τον κωδικό για ένα μέρος της ακίδας πρωτεΐνης στην επιφάνεια του ιού SARS-CoV-2.

Τα εμβόλια Messenger RNA κάνουν το σώμα του παραλήπτη να παράγει μια ιική πρωτεΐνη που στη συνέχεια διεγείρει την επιθυμητή ανοσοαπόκριση. Trinset / iStock μέσω του Getty Images Plus

Η καλύτερη το εμβόλιο παρέχει αρκετά mRNA να παράγει αρκετή ποσότητα από την πρωτεΐνη ακίδα για το ανοσοποιητικό σύστημα ενός ατόμου για να δημιουργήσει αντισώματα που τα προστατεύουν εάν αργότερα εκτίθενται στον ιό. Το mRNA στο εμβόλιο είναι σύντομα καταστράφηκε από το κελί - όπως και κάθε άλλο mRNA. Το mRNA δεν μπορεί να μπει στον πυρήνα του κυττάρου και δεν μπορεί να επηρεάσει το DNA ενός ατόμου.

Αν και αυτά είναι νέα εμβόλια, το βασική τεχνολογία αναπτύχθηκε αρχικά πριν από πολλά χρόνια και βελτιώθηκε σταδιακά με την πάροδο του χρόνου. Ως αποτέλεσμα, τα εμβόλια ήταν καλά δοκιμασμένο για ασφάλεια. Η επιτυχία αυτών των εμβολίων mRNA κατά του COVID-19, όσον αφορά την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα, προβλέπει μια φωτεινή μέλλον για νέες θεραπείες εμβολίων που μπορεί να προσαρμοστεί γρήγορα σε νέες, αναδυόμενες απειλές.

Έχουν ήδη διεξαχθεί κλινικές δοκιμές πρώιμου σταδίου που χρησιμοποιούν εμβόλια mRNA γρίπη, Ζίκα, λύσσα και κυτταρομεγαλοϊός. Σίγουρα, οι δημιουργικοί επιστήμονες εξετάζουν ήδη και αναπτύσσουν θεραπείες για άλλες ασθένειες ή διαταραχές που θα μπορούσαν να επωφεληθούν από μια προσέγγιση παρόμοια με αυτήν που χρησιμοποιείται για τα εμβόλια κατά του COVID-19.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Πένυ Ριγκς, Αναπληρωτής Καθηγητής Λειτουργικής Γονιδιωματικής και Αναπληρωτής Αντιπρόεδρος Έρευνας, Texas A & M Πανεπιστήμιο

βιβλία_Υγεία

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.