Ci sono tre macromolecole essenziali in tutte le specie di vita. L’acido ribonucleico (RNA) è uno di questi tre e l’RNA ha la straordinaria capacità di molecola a singolo filamento di assumere forme tridimensionali mediante il legame multiplo di idrogeno che forma il suo ponteggio strutturale secondario. Le altre due macromolecole essenziali sono l’acido desossiribonucleico (DNA) e le proteine; di questi due, l’RNA ha molte somiglianze con le proteine ??in funzione e somiglianze con il DNA nella struttura chimica. Esistono anche RNA a doppio filamento, ma sono rari. L’RNA a singolo filamento catalizza le reazioni biologiche, è un ricevitore e un trasmettitore per segnali cellulari e aiuta nel controllo delle espressioni geniche.
A partire dal 2011, l’RNA a filamento singolo è stato oggetto di sette premi Nobel. Molte ricerche tra i premi hanno fatto scoperte sui doveri dell’RNA, portando a significativi progressi nelle scienze biologiche e mediche. L’RNA a singolo filamento è stato trovato nel 1868, ma mal caratterizzato, e non è stato fino al 1959 che ha ricevuto il focus di un Nobel, quando Ochoa e Kornberg hanno ricevuto il Premio Nobel per la medicina dopo aver sintetizzato l’RNA in un laboratorio attraverso l’uso di un enzima – di nuovo mischaracterized; non era una vera sintesi ma una procedura di degrado. Negli anni ’60 e ’70 furono assegnati altri due premi per le scoperte secondo cui l’RNA a singolo filamento non solo poteva trasportare informazioni genetiche, ma fungeva anche da catalizzatore di reazioni biologiche e per la scoperta che i retrovirus potevano, tramite enzimi, replicare l’RNA nel DNA, trasformando questo tipo di replica una strada a doppio senso. Negli anni ’80 fino al 2006, sono stati assegnati altri quattro premi per scoperte sulla giunzione dell’RNA, funzioni più catalizzanti, funzioni del microRNA e trascrizione dell’RNA.
L’RNA a singolo filamento è fondamentale nella sintesi proteica; quando le proteine ??si formano nei ribosomi, è l’RNA messaggero (mRNA) che dirige l’assemblaggio e insieme al trasferimento dell’RNA (tRNA) fornisce aminoacidi di accompagnamento per legare e formare le proteine. Le fabbriche ribosomiali delle proteine ??ricevono informazioni genetiche dall’mRNA e gli 80 nucleotidi del tRNA sono fondamentali nella traduzione degli aminoacidi nelle proteine ??di nuova formazione. Con l’uso del DNA come modello, un enzima noto come RNA polimerasi trascrive l’RNA per nuovi filamenti di RNA a singolo filamento. Questo stesso enzima utilizza modelli di RNA quando virus RNA come il poliovirus tentano di replicare il materiale virale. Esiste un metodo per misurare e selezionare la funzione di RNA a singolo filamento importante per comprendere il legame tra RNA e proteine. La mappatura delle interferenze analogiche dei nucleotidi (NAIM) scopre l’identità di particolari molecole di RNA che si legano alle proteine ??meno bene dei legami dell’RNA di tipo selvaggio, per comprendere meglio il comportamento di legame mediatore con le proteine.
Poiché l’RNA trasporta informazioni genetiche, i virus dell’RNA contengono repliche di RNA nel loro genoma, nonché una varietà di proteine ??codificate da quel genoma. Alcune proteine ??proteggono questo genoma virale in quanto si traduce in un nuovo ospite cellulare. Questi virus con repliche di RNA residenti a loro volta trascrivono il DNA e formano un nuovo RNA a singolo filamento che diffonde ulteriormente i virus. Esistono quattro gruppi di virus RNA che diffondono morbillo, parotite, rabbia, influenza, febbre gialla ed encefalite equina tra una serie di altre malattie, e ogni gruppo ha il proprio metodo per replicare un genoma del virus.
È noto che i rinovirus, incluso il comune raffreddore, sono RNA a singolo filamento che si replicano nel citoplasma di una cellula elaborando una proteasi virale che provoca il rilascio di proteine ??infettate da un virus. L’RNA a singolo filamento è anche collegato a un tipo di infiammazione che può essere responsabile della fibrosi cardiaca fetale che può portare a blocco cardiaco in modo da una reazione autoimmune, portando a difetti cardiaci congeniti. Ci sono scoperte sull’RNA, tuttavia, che possono utilizzare l’RNA per mettere a tacere i geni all’interno del corpo che potrebbero causare malattie. Sapendo che ci sono piccole porzioni di RNA che interferiscono con la produzione di proteine, alcuni credono che un giorno l’RNA a singolo filamento fornirà prodotti farmaceutici direttamente alle proteine.