МРНА є важливим месенджером, який несе інструкції щодо життя від ДНК до решти клітини. ktsimage / iStock через Getty Images Plus 

Однією з дивовижних зірок пандемії коронавірусу стала молекула, яка називається мРНК. Це ключовий інгредієнт у Pfizer та Moderna COVID-19 вакцини. Але сама мРНК не є новим винаходом лабораторії. Він еволюціонував мільярди років тому і природно міститься в кожній клітині вашого тіла. Вчені думають РНК виникла в найдавніших формах життя, ще до існування ДНК.

Ось короткий курс саме того, що таке мРНК, і важлива робота, яку вона робить.

Зустріньте генетичного посередника

Ви, мабуть, знаєте про ДНК. Це молекула, яка містить усі ваші гени, прописані чотирибуквеним кодом - A, C, G і T.

РНК-месенджер несе генетичну інформацію з ДНК у високозахищеному ядрі до решти клітини, де структури, звані рибосомами, можуть будувати білки відповідно до проекту ДНК. ttsz / iStock через Getty Images Plus

ДНК знаходиться всередині клітин кожної живої істоти. Він захищений в частині клітини, яка називається ядром. Гени - це деталі в проекті ДНК для всіх фізичних характеристик, які роблять вас унікальним.

Але інформація про ваші гени повинна надходити з ДНК в ядрі до основної частини клітини - цитоплазми - там, де збираються білки. Клітини покладаються білки здійснювати безліч процесів, необхідних для функціонування організму. Ось тут надходить РНК-месенджер, або коротше мРНК.

Розділи ДНК-коду транскрибуються в укорочені повідомлення, які є інструкцією для виготовлення білків. Ці повідомлення - мРНК - транспортуються до основної частини клітини. Як тільки мРНК надходить, клітина може виробляти конкретні білки з цих інструкцій.

Дволанцюгова послідовність ДНК транскрибується в код мРНК, щоб інструкції можна було перетворити на білки. Alkov / iStock через Getty Images Plus

Структура РНК подібна до ДНК, але має деякі важливі відмінності. РНК - це одна ланцюг кодових літер (нуклеотидів), тоді як ДНК є дволанцюжковою. РНК-код містить U замість T - урацил замість тиміну. І структури РНК, і ДНК мають основу, складену з молекул цукру та фосфатів, але Цукор РНК - це рибоза, а ДНК - дезоксирибоза. Цукор ДНК містить один атом кисню менше, і ця різниця відображається в їх назвах: ДНК - прізвисько дезоксирибонуклеїнової кислоти, РНК - рибонуклеїнової кислоти.

Ідентичні копії ДНК містяться в кожній окремій клітині організму - від легеневої клітини до м’язової клітини до нейрона. РНК виробляється у міру необхідності у відповідь на динамічне клітинне середовище та безпосередні потреби організму. Завданням мРНК є допомогти розпалити клітинну техніку для побудови білків, кодованих ДНК, які підходять для того часу та місця.

повне г, повне г,, показали, від, номер, XNUMX процес, який перетворює ДНК в мРНК у білок є основою функціонування клітини.

Програмований на самознищення

Як посередник-месенджер, мРНК є важливим механізмом безпеки в клітині. Це запобігає захопникам захоплення клітинних механізмів для виробництва чужорідних білків, оскільки будь-яка РНК поза клітиною миттєво націлена на знищення шляхом ферменти, звані РНКази. Коли ці ферменти розпізнають структуру та U в коді РНК, вони стирають повідомлення, захищаючи клітину від помилкових інструкцій.

МРНК також дає клітині спосіб контролювати швидкість вироблення білка - включаючи та вимикаючи креслення за необхідності. Жодна клітина не хоче виробляти кожен білок, описаний у всьому вашому геномі, одночасно.

Інструкції РНК месенджера приурочені до самознищення, як текст, що зникає, або повідомлення з моменту. Структурні особливості мРНК - U в коді, її одноланцюгова форма, цукор рибози та її специфічна послідовність - забезпечують наявність у мРНК короткий період напіввиведення. Ці функції поєднуються для того, щоб повідомлення можна було «прочитати», перетворити на білки, а потім швидко знищити - протягом декількох хвилин для певних білків, які потрібно жорстко контролювати, або до кількох годин для інших.

Як тільки інструкції зникають, виробництво білка припиняється, поки фабрики білка не отримають нового повідомлення.

Використання мРНК для вакцинації

Всі характеристики мРНК зробили це великий інтерес для розробників вакцин. Мета вакцини - змусити вашу імунну систему реагувати на нешкідливу версію або частину мікроба, тому, коли ви стикаєтесь із справжньою річчю, ви готові боротися з нею. Дослідники знайшли спосіб запровадити та захистити повідомлення мРНК із кодом для частини білка спайку на поверхні вірусу SARS-CoV-2.

РНК-вакцини Messenger змушують організм реципієнта виробляти вірусний білок, який потім стимулює бажану імунну відповідь. Trinset / iStock через Getty Images Plus

повне г, повне г,, показали, від, номер, XNUMX вакцина забезпечує достатньо іРНК зробити лише достатню кількість білка, що спайкує, для того, щоб імунна система людини виробляла антитіла, які захищають їх, якщо вони пізніше зазнають впливу вірусу. МРНК у вакцині становить незабаром зруйнований камерою - як і будь-яка інша мРНК. МРНК не може потрапити в ядро ​​клітини і не може впливати на ДНК людини.

Хоча це нові вакцини, основна технологія спочатку був розроблений багато років тому і з часом поступово вдосконалювався. В результаті вакцини були добре перевірені на безпеку. Успіх цих мРНК-вакцин проти COVID-19 з точки зору безпеки та ефективності прогнозує яскравий майбутнє нових методів лікування вакцин які можна швидко адаптувати до нових загроз, що виникають.

Клінічні випробування на ранніх стадіях з використанням мРНК-вакцин вже проводились грип, Зіка, сказ та цитомегаловірус. Звичайно, творчі вчені вже розглядають та розробляють методи лікування інших захворювань або розладів, які можуть отримати користь від підходу, подібного до підходу, що застосовується для вакцин проти COVID-19.

Про автора

Пенні Ріггз, Доцент кафедри функціональної геноміки та доцент з наукової роботи, Техаський університет A&M

books_health

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.