Alle genetischen Informationen für einen Orgamismus sind in seiner Desoxyribonukleinsäure (DNA) enthalten, die sich in seinen Zellen befindet. Es liegt in der Verantwortung der Ribonukleinsäure (RNA) der Zelle, diese genetische Information zu nutzen, um alle für das Leben der Zelle und des Organismus notwendigen Proteine zu synthetisieren. RNA ist eines von drei Makromolekülen, die für alle lebenden Organismen benötigt werden; die anderen beiden sind DNA und Proteine. Um den Prozess der Proteinsynthese durchzuführen, gibt es drei Arten von RNA: Messenger-RNA, ribosomale RNA und Transfer-RNA.
Die in der DNA enthaltene genetische Information besteht aus zahlreichen Genabschnitten, den sogenannten Allelen. Jedes Allel stellt die Blaupause für die Herstellung eines bestimmten Proteins dar. Diese Proteine sind aus etwa 20 Aminosäuren aufgebaut, die man sich als Bausteine von Proteinen vorstellen kann. Die genaue Reihenfolge der Aminosäuren für ein bestimmtes Protein wird auf der DNA über eine Reihe von Nukleotiden kodiert, die in Dreiergruppen gruppiert sind. Jedes dieser Nukleotidtripletts, Codons genannt, entspricht einer Art von Aminosäure.
Messenger-RNA (mRNA) repräsentiert eine Kopie eines dieser DNA-Allele. Die mRNA enthält alle Nukleotidtripletts oder Codons, die für die Synthese eines bestimmten Proteins erforderlich sind, einschließlich der richtigen Sequenz. Wenn die Zelle feststellt, dass das auf der mRNA enthaltene Protein benötigt wird, wird die mRNA in das Zytoplasma der Zelle transportiert, wo sie sich mit einem Ribosom verbindet. Es sind die Nukleotidtripletts der mRNA, die von Wissenschaftlern „gelesen“ werden, nicht die Tripletts der DNA.
Ribosomale RNA (rRNA) verbindet sich mit Proteinen im Zytoplasma der Zelle zu Ribosomen. Diese Ribsosomen heften sich an die mRNA und erleichtern die Synthese des neuen Proteins. Die rRNA bewegt sich wie ein Reißverschluss entlang des mRNA-Strangs und bindet die erforderlichen Aminosäuren zusammen.
Transfer-RNA (tRNA) ist dafür verantwortlich, den Ribosomen die richtigen Aminosäuren zuzuführen. Es gibt mindestens 20 verschiedene tRNAs – eine für jede Aminosäure. Jede tRNA trägt ihre zugewiesene Aminosäure und ein entsprechendes Anticodon. Dieses Anticodon ist ein Nukleotidtriplett, das dem Codon der mRNA für die gegebene Aminosäure entgegengesetzt ist. Die tRNA liest die mRNA und, wenn ihr Anticodon mit dem Codon der mRNA übereinstimmt, gibt sie ihre Aminosäure zur Verarbeitung an die rRNA ab.
Das RNA-System der Zelle ist ein zweistufiger Prozess. Zuerst wird die genetische Information für ein Allel auf der DNA von RNA-Polymerasen-Enzymen durch einen Prozess namens Transkription in einen mRNA-Strang kopiert. Zweitens wird die Information über die mRNA verwendet, um ein Protein durch einen Prozessaufruf Translation zu synthetisieren.
Der Übersetzungsprozess der Zelle besteht aus drei Aktivitäten, die gleichzeitig durchgeführt werden. Die mRNA dient als Proteinbauplan und steuert den Zusammenbau des Proteins. Die rRNA dient als Fabrik, unterstützt den Aufbau und verknüpft die Aminosäuren. Die tRNA dient als Transportvehikel und liefert bei Bedarf die richtigen Aminosäuren an das Ribosom. Die tRNA bestimmt, wann ihre Aminosäure benötigt wird, indem sie den Bauplan der mRNA liest.
Viele Viren verwenden RNA durch einen Prozess, der als lytischer Zyklus bekannt ist, um sich selbst zu replizieren und ihren Wirt zu zerstören. Sie injizieren ihre schädliche mRNA in den Zellkern einer Wirtszelle. Die Zelle verwendet diese mRNA dann unwissentlich, um mehr von dem Virus zu synthetisieren. Letztendlich brechen diese neuen Viruspartikel aus der Zelle aus und breiten sich auf andere Wirtszellen aus, wobei der tödliche Zyklus wiederholt wird.