Es gibt drei essentielle Makromoleküle in allen Lebewesen. Ribonukleinsäure (RNA) ist eine dieser drei, und RNA hat die erstaunliche Fähigkeit, als einzelsträngiges Molekül durch die mehrfache Wasserstoffbrückenbindung, die ihr sekundäres strukturelles Gerüst bildet, dreidimensionale Formen anzunehmen. Die anderen beiden essentiellen Makromoleküle sind Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Proteine; von diesen beiden hat RNA viele Ähnlichkeiten mit Proteinen in der Funktion und Ähnlichkeiten mit DNA in der chemischen Struktur. Es gibt auch doppelsträngige RNA, aber sie sind selten. Einzelsträngige RNA katalysiert biologische Reaktionen, ist ein Empfänger und Sender für zelluläre Signale und hilft bei der Kontrolle der Genexpression.
Seit 2011 ist einzelsträngige RNA Gegenstand von sieben Nobelpreisen. Viel Forschung zwischen den Preisen hat die Aufgaben der RNA entdeckt und zu bedeutenden Fortschritten in den biologischen und medizinischen Wissenschaften geführt. Einzelsträngige RNA wurde 1868 gefunden, jedoch falsch charakterisiert, und erst 1959 erhielt sie den Fokus eines Nobelpreises, als Ochoa und Kornberg den Nobelpreis für Medizin erhielten, nachdem sie RNA in einem Labor mithilfe eines Enzyms synthetisiert hatten – wieder falsch charakterisiert; es war keine echte Synthese, sondern ein Abbauverfahren. In den 1960er und 1970er Jahren wurden zwei weitere Preise verliehen für Entdeckungen, dass einzelsträngige RNA nicht nur genetische Informationen tragen kann, sondern auch als Katalysator biologischer Reaktionen wirkt und für die Entdeckung, dass Retroviren über Enzyme RNA in DNA replizieren können, diese Art der Replikation eine Einbahnstraße. In den 1980er Jahren bis 2006 wurden vier weitere Preise für Entdeckungen beim RNA-Spleißen, weitere katalysierende Funktionen, microRNA-Funktionen und RNA-Transkription vergeben.
Einzelsträngige RNA ist maßgeblich an der Proteinsynthese beteiligt; Wenn Proteine in Ribosomen gebildet werden, ist es die Messenger-RNA (mRNA), die den Zusammenbau steuert und zusammen mit der Transfer-RNA (tRNA) begleitende Aminosäuren liefert, um die Proteine zu binden und zu bilden. Die ribosomalen Proteinfabriken erhalten genetische Informationen von der mRNA und die 80 Nukleotide der tRNA sind maßgeblich an der Übersetzung von Aminosäuren in die neu entstehenden Proteine beteiligt. Unter Verwendung von DNA als Matrize transkribiert ein Enzym, das als RNA-Polymerase bekannt ist, RNA für neue Stränge einzelsträngiger RNA. Dasselbe Enzym verwendet RNA-Matrizen, wenn RNA-Viren wie das Poliovirus versuchen, ihr Virusmaterial zu replizieren. Es gibt eine Methode zum Messen und Screenen der einzelsträngigen RNA-Funktion, die für das Verständnis der Bindung zwischen RNA und Proteinen wichtig ist. Nukleotidanaloge Interferenzkartierung (NAIM) entdeckt die Identität bestimmter RNA-Moleküle, die weniger gut an Proteine binden als die Bindungen von Wildtyp-RNA, um das vermittelnde Bindungsverhalten mit Proteinen besser zu verstehen.
Da RNA genetische Informationen trägt, enthalten RNA-Viren Replikationen von RNA in ihrem Genom sowie eine Vielzahl von Proteinen, die von diesem Genom kodiert werden. Einige Proteine schützen dieses virale Genom, während es sich in einen neuen Zellwirt übersetzt. Diese Viren mit residenten RNA-Replikationen transkribieren ihrerseits DNA und bilden neue einzelsträngige RNA, die Viren weiter verbreitet. Es gibt vier Gruppen von RNA-Viren, die unter einer Vielzahl anderer Krankheiten Masern, Mumps, Tollwut, Influenza, Gelbfieber und Pferdeenzephalitis verbreiten, und jede Gruppe hat ihre eigene Methode zur Replikation eines Virusgenoms.
Es ist bekannt, dass Rhinoviren, einschließlich der Erkältung, einzelsträngige RNA sind, die sich im Zytoplasma einer Zelle durch Prozessieren einer viralen Protease replizieren, was zur Freisetzung von mit einem Virus infizierten Proteinen führt. Einzelsträngige RNA ist auch mit einer Art von Entzündung verbunden, die für die fetale Herzfibrose verantwortlich sein kann, die zu einer Herzblockade in Form einer Autoimmunreaktion führen kann, die zu angeborenen Herzfehlern führt. Es gibt jedoch Entdeckungen über RNA, die RNA verwenden könnten, um Gene im Körper zum Schweigen zu bringen, die Krankheiten verursachen könnten. Einige glauben, dass einzelsträngige RNA eines Tages Pharmazeutika direkt an Proteine liefern wird, da sie wissen, dass es kleine Teile der RNA gibt, die die Proteinherstellung stören.