Esistono più livelli di struttura nell’acido ribonucleico (RNA), che sono descritti come struttura primaria, struttura secondaria, struttura terziaria e struttura quaternaria. La struttura primaria di RNA si riferisce alla sua sequenza di unità di informazione genetica, chiamate nucleotidi. La sua struttura secondaria è composta dalle coppie formate quando i nucleotidi nella sequenza si legano l’un l’altro. La struttura terziaria è ancora più complessa e comprende le interazioni tra le regioni della struttura secondaria e l’intera molecola. La struttura quaternaria si applica solo quando più catene di RNA interagiscono ed è qualsiasi interazione o cambiamento strutturale che si verifica quando queste catene si uniscono.
La struttura primaria di RNA è generalmente composta da un singolo filamento di nucleotidi. In questo filamento si possono trovare quattro tipi di nucleotidi, chiamati adenina (A), citosina (C), guanina (G) e uracile (U). Molti nucleotidi vengono modificati nell’RNA, aggiungendo o sottraendo atomi ai o dai nucleotidi originali per modificarne le proprietà. Esistono centinaia di diverse modificazioni nucleotidiche e i loro effetti variano a seconda del tipo di molecola di RNA, delle specie in cui si verifica la modifica e dell’ambiente in cui viene effettuata la modifica. La maggior parte di queste modifiche ai nucleotidi hanno codici descrittivi standard, come fanno i nucleotidi, ma generalmente non sono così noti.
La struttura secondaria dell’RNA e la doppia elica dell’acido desossiribonucleico (DNA) si formano in un modo simile, in cui i nucleotidi si legano insieme in coppie di basi, dando alla molecola una struttura complessiva. Esistono differenze significative nel modo in cui si forma la struttura secondaria di RNA, rispetto alle doppie eliche del DNA. Sia nell’RNA che nel DNA, la citosina si lega alla guanina, ma l’adenina si lega all’uracile, non alla timina, nell’RNA. La struttura secondaria di RNA è raramente una doppia elica; forma una varietà di circuiti specifici, rigonfiamenti e tipi di elica che sono allineati in modo molto diverso da quello che si vede nel DNA. La struttura secondaria dell’RNA in generale è più complicata, sebbene non necessariamente meno ordinata, delle doppie eliche del DNA.
La struttura terziaria dell’RNA consente alla molecola di ripiegarsi nella sua conformazione pienamente funzionale. Alcune molecole di RNA, in virtù della loro struttura terziaria, hanno funzioni specifiche. Queste molecole di RNA (ncRNA) non codificanti possono servire a molti scopi e la scoperta di queste applicazioni biologiche è stata oggetto di numerosi premi Nobel. Una classe di ncRNA, chiamati ribozimi, sono gli enzimi RNA che possono catalizzare reazioni biochimiche proprio come fanno gli enzimi proteici. Un’altra classe, chiamata riboswitches, controlla l’espressione genica attivando e disattivando i geni in base al suo ambiente.
La struttura quaternaria dell’RNA entra in gioco in alcune macromolecole come il ribosoma, che costruisce le proteine ??nella cellula. I ribosomi sono composti da più catene di RNA e le interazioni tra queste catene devono essere precise e strettamente regolate affinché il ribosoma funzioni correttamente. Affinché le catene di RNA abbiano una struttura quaternaria, devono unirsi per formare una nuova struttura di conglomerato, non solo interagire e quindi separarsi di nuovo. La struttura quaternaria si forma più lentamente di tutti i livelli della struttura di RNA e di solito il più complesso.