Ribonukleinsäure

Die Ribonukleinsäure ist eine aus Phosphorsäure, Ribose und 4 organischen Basen aufgebaute chemische Verbindung, eine Nukleinsäure, d.h. eine Molekülkette (Polynukleotid) das aus vielen Nukleotiden besteht.

Die Ribonukleinsäure ist ähnlich aufgebaut wie die Desoxyribonukleinsäure (DNA). Dabei sind die Stickstoffbasen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil jeweils an einen Zuckerrest (der Ribose) gebunden. Der Zucker ist wiederum an jeweils zwei Stellen mit einem Phosphatrest verestert und bildet mit diesem eine Brücke. Zucker und Phosphatreste wechseln sich ab und bilden eine Kette. Jeweils 3 hintereinander folgende Stickstoffbasen werden als Triplett bezeichnet und enthalten den genetischen Code für eine bestimmte Aminosäure. Mehrere Tripletts hintereinander kodieren eine Polypeptid- oder Proteinkette. Die RNA nimmt somit eine essenzielle Rolle bei der Proteinbiosynthese ein.

Im Unterschied zur DNA (Desoxyribonukleinsäure) enthält der Zucker (Ribose) an der 2'-Position statt eines Wasserstoffatoms eine Hydroxylgruppe. Außerdem ist die Stickstoffbase Thymin bei der RNA gegen Uracil ausgetauscht. Aufgrund dieser chemischen Unterschiede kommt die RNA im Unterschied zur DNA in der Regel nur einsträngig vor.

Weiterhin bewirkt die Hydroxylgruppe der Ribose eine (für die ordnungsgemäß ablaufende Transkription der Erbinformation wichtige) molekulare Instabilität des Moleküls. Die RNA unterscheidet sich auch durch diese molekulare Instabilität von der DNA. Diese ist funktionell bedeutsam, da zu den unterschiedlichen Zeitpunkten der Translation verschiedene Transkripte gebraucht werden. Die Ribonukleinsäure besitzt somit keine langfristige Speicherfunktion für den genetischen Code.

Die RNA kommt in verschiedenen Formen vor und erfüllt auch unterschiedliche Aufgaben. 

Eine wesentliche Funktion der RNA in der Zelle ist die Umsetzung von genetischer Information in Proteinstrukturen. Die RNA ist hierbei sowohl als Informationsträger beteiligt (mRNA = Messenger RNA), als auch als Katalysator bei der Translation dieser genetischen Information in eine Proteinstruktur (rRNA).

Die mRNA kopiert die auf einem Gen befindliche Information und transportiert sie zum Ribosom. Dort erfolgt an Hand der in der mRNA gespeicherten Information die Proteinsynthese. Dabei bilden 3 nebeneinanderliegende Nukleotide ein sogenanntes Codon, welches eine bestimmte Aminosäure repräsentiert. So wird schrittweise eine Polypeptidkette aus Aminosäuren aufgebaut.

Die mRNA (Messenger RNA) beispielsweise dient nur so lange als Zwischenspeicher der genetischen Information, bis die Übertragung und Übersetzung abgeschlossen.

Kürzere RNA-Moleküle besitzen gar keinen genetischen Code. So transportiert die Transfer-RNA (tRNA) die einzelnen Aminosäuren zum Ribosom wo die Proteinsynthese stattfindet.

Als weiteres RNA-Molekül ist die rRNA (ribosomale RNA) am Aufbau der Ribosomen beteiligt. Weitere Beispiele sind die asRNA (antisense-RNA) zur Regulation der Genexpression, die hnRNA (heterogene Kern-RNA) als Vorstufe zur reifen mRNA, die Ribowitches für die Genregulation, die Ribozyme zur Katalyse von biochemischen Reaktionen u.a.

Im Zusammenhang mit Krankheiten spielen Ribonukleinsäuren insofern eine Rolle, als viele Viren (RNA-Viren) ausschließlich eine RNA als Erbsubstanz besitzen. Kommt ein RNA-Virus in Kontakt mit Körperzellen, so wird die genetische Information seiner RNA aktiviert. Mittels des Enzyms Reverse Transkriptase wird die Erbinformation der RNA in die DNA transkribiert. Diese DNA wird in die DNA der Wirtszelle eingebaut und ihr genetischer Code geändert. Diese Umprogrammierung führt dazu, dass ständig neue Viren erzeugt werden. Die Viren werden wiederum aus der Zelle ausgeschleust und infizieren so weitere Zellen. Der Vorgang wiederholt sich so lange, bis die Zelle abstirbt.

Im kosmetischen Bereich wird RNA als Wirkstoff gegen Hautalterung eingesetzt. Die RNA soll den Alterungsprozess der Haut verlangsamen.