रायबोन्यूक्लिइक अम्ल म्हणजेच आरएनए रेणू हे जनुक-अभिव्यक्तीच्या (Gene Expression) प्रक्रियेतील प्रमुख घटक आहेत. सजीव पेशींचा आराखडा आणि बांधणीसाठी आवश्यक माहिती सजीवांच्या डीएनएमध्ये साठवलेली असते. परंतु, डीएनए क्रमानुसार आवश्यक माहिती रायबोसोमपर्यंत वहन करण्याचे काम आरएनए करतात. जनुकांचे लिप्यंतरण (Transcription) आणि त्याची व्यक्तता विविध आरएनए रेणू करतात.
इतिहास : स्विस जीववैज्ञानिक फ्रीडरिख मीशर (Friedrich Miescher) यांनी प्रथमच केंद्रकाम्ल (Nucleic acids) विलग केले. प्रारंभी आरएनए यीस्ट न्यूक्लिइक अम्ल (Yeast nucleic acid) नावाने ओळखला जात असे. झां ब्राचेट (Jean Brachet) आणि योकीम हॅमर्लिंग (Joachim Hämmerling) यांनी केलेल्या स्वतंत्र प्रयोगातून आरएनए पेशीद्रवात व डीएनए केंद्रकात असल्याचे आढळून आले (१९३०—१९४०). आरएनएची प्रथिन संश्लेषणात महत्त्वाची भूमिका असते, हे त्यातून सिद्ध झाले. वॉटसन (James Watson) आणि क्रिक (Francis Crick) यांनी १९५३ मध्ये संदेशवाहक आरएनएबद्दल फक्त अंदाज केला होता. फ्रांस्वा याकोप (François Jacob) आणि झाक मोनोद (Jacques Monod) यांनी संदेशवाहक हे आरएनएच्या स्वरूपात असल्याचे सिद्ध केले (१९६१). त्यानंतर काही वर्षांनी पॉल झॅमक्निक (Paul Zamecnik) आणि माहलॉन होगलांड (Mahlon Hoagland) यांनी टी-आरएनएचा शोध लावला.
संरचना : आरएनए हे डीएनए सारखेच केंद्रकाम्ल आहे. आरएनए रेणूमध्ये (न्यूक्लिओटाइडच्या) दीर्घ शृंखला असतात. आरएनएमध्ये रायबोज (Ribose) शर्करा आढळते, त्यामुळे त्यास आरएनए असे नाव पडले आहे. तर डीएनएमध्ये डीऑक्सिरायबोज (Deoxyribose) शर्करा असते. रायबोज शर्करेमधील दुसऱ्या क्रमांकाच्या कार्बन अणूवर असणाऱ्या प्रतिक्रियाशील हायड्रॉक्सिल गटामुळे आरएनएचे रासायनिक गुणधर्म बदलतात. आरएनए रेणूमध्ये युरॅसील (U), ॲडेनीन (A), ग्वानीन (G) व सायटोसीन (C) हे नायट्रोजन आधारक (Base) आढळतात. ॲडेनीन (A) आणि युरॅसीलमध्ये (U) दुहेरी, तर ग्वानीन (G) आणि सायटोसीन (C) यांच्यामध्ये तिहेरी हायड्रोजन बंध असतात. डीएनएमध्ये आढळणारा थायमीन (T) हा आधारक आरएनएमध्ये आढळत नाही.
आरएनए वेगवेगळ्या लांबीच्या एक सर्पिल (Single helix) धाग्याच्या रूपात पेशीमध्ये आढळतात. काही विषाणूंचा जीनोम वगळता दुहेरी (Double stranded RNA) आरएनए इतरत्र आढळत नाही.
वर्गीकरण : आरएनए रेणूंचे प्रकार आणि कार्ये यानुसार तीन प्रकारचे रेणू प्रथिन-संश्लेषणाचे प्रमुख काम करतात :
(१) संदेशवाहक आरएनए (एम-आरएनए) (Messenger RNA, mRNA) : डीएनएमधील सांकेतिक माहिती वाचून त्याची प्रत तयार करणे हे या आरएनएचे प्रमुख कार्य आहे. एकूण आरएनए रेणूंपैकी केवळ ५% रेणू संदेशवाहक असूनही त्यांमध्ये सर्वांत अधिक वैविध्य आढळते. संदेशवाहक आरएनए सांकेतिक माहिती केंद्रकापासून रायबोसोमपर्यंत वाहून नेतात. जनुकाचा संदेशवाहक आरएनए म्हणजे त्याच्या न्यूक्लिओटाइड क्रमवारीची पूरक प्रत असते. त्यामुळे प्रत्येक जनुकापासून बनलेल्या आरएनए रेणूचा क्रम तसेच लांबी वेगवेगळी असते. तीनच्या गटात वाचल्या जाणाऱ्या या त्रयीला (Triplet) जनुकीय संकेत (Codon) म्हणतात. लिप्यांतरणातून तयार झालेले आरएनए रेणू भिन्नभिन्न प्रकारचे असतात, त्यांना बहुजातीय आरएनए (Heterogeneous RNA, hnRNA) म्हणतात. अशा लिप्यंतर झालेल्या रेणूंवर प्रक्रिया झाल्यानंतरच ते कार्यक्षम होतात. यांतील ७५% रेणूंचे केंद्रकातच विघटन होते. लिप्यंतर झालेल्या संदेशवाहक आरएनएमध्ये अनेक बदल घडतात. त्याच्या क्रमातील (Sequence) अतिरिक्त भाग वगळून फक्त योग्य आज्ञावली शिल्लक राहते. या क्रियेस छाटणी (Splicing) म्हणतात. अशा प्रकारे संपादित केलेल्या आरएनएच्या ५’ टोकाला ग्वानोसीन ट्रायफॉस्फेट (Guanosine triphosphate) हे न्यूक्लिओटाइड, तर ३’ टोकाला पॉली-ए (PolyA) अर्थात ॲडेनीनची एकसुरी साखळी असते. या साखळीमध्ये २० ते २५० ॲडेनीन न्यूक्लिओटाइड असू शकतात. त्याच्या दोन्ही टोकांना अव्यक्तेक (Non-coding) अतिरिक्त क्रम असतो. अतिरिक्त क्रम विघटक विकरांपासून (Enzyme) आरएनए सुरक्षित ठेवतो. संदेशवाहक आरएनए अस्थिर व अल्पजीवी असतात. संकेतानुसार रायबोसोममध्ये प्रथिन होईपर्यंतच संदेशवाहक आरएनए रेणू टिकून राहतो. त्यानंतर त्याचे विघटन होते.
(२) रायबोसोम आरएनए (आर-आरएनए) (Ribosomal RNA, rRNA) : रायबोसोमची उपांगे (Subunit) आर-आरएनए आणि प्रथिनांच्या क्लिष्ट संरचनेतून बनलेली असतात. आदिकेंद्रकी सजीवांमध्ये ही उपांगे अनुक्रमे १५०० आणि ३००० न्यूक्लिओटाइडच्या आरएनएपासून तयार होतात. दृश्यकेंद्रकी सजीवांमध्ये लहान व मोठी उपांगे अनुक्रमे १८०० आणि ५००० न्यूक्लिओटाइडच्या आरएनएपासून बनते. पेशीमधील ८०% आरएनए या प्रकारचे असतात. रायबोसोममधील आरएनए रेणू स्थिर असून पेशी जीवनकालात त्यांचे विघटन होत नाही. प्रथिन-संश्लेषणाच्या प्रक्रियेत हे रेणू मध्यवर्ती भूमिका बजावतात. आर-आरएनए रेणू संदेशवाहक आरएनएवरील (एम आरएनए) जनुकीय संकेत क्रमाने एकापाठोपाठ वाचतात व योग्य टी-आरएनएची त्याच्याशी सांगड घालून देतात. रायबोसोममधील मोठ्या रेणुभाराचे आरएनए उपांग विकराप्रमाणे काम करते. पूर्णपणे आर-आरएनएचे बनलेले पेप्टीडील ट्रान्फरेज (Peptidyl transferase) हे विकर ॲमिनो अम्लांमध्ये पेप्टाइड बंध (Peptide bond) जोडते. रायबोसोममधील या उत्प्रेरकी (Catalytic) क्षमतेमुळे त्यांना रायबोझाइम (Ribozyme) असेही संबोधतात.
(३) स्थानांतरित आरएनए, टी-आरएनए (Transfer RNA, tRNA, Soluble RNA) : संदेशवाहक आरएनए आणि ॲमिनो अम्ले यांच्यामधील दुवा म्हणजे स्थानांतरित आरएनए होय. ७५—९५ न्यूक्लिओटाइड लांबीचा हा आरएनए एका देठावरील तीन पानांप्रमाणे दिसतो. त्याची त्रिमितीय रचना इंग्रजी ‘एल’ अक्षराप्रमाणे दिसते. आधारक जोड्यांमुळे तयार झालेल्या स्थानांतरित आरएनएच्या या रचनेला चार पाने एकत्र एका देठाजवळ असलेली रचना (Cloverleaf structure of tRNA) असे म्हणतात. या रचनेमध्ये आरएनएच्या पुढील चार भुजा (Arm) असतात – स्वीकारी भुजा (Acceptor arm), प्रतिसंकेत भुजा (Anticodon arm), डायहायड्रोयुरिडीन-डीएचयू भुजा (Dihydrouridine-DHU arm) आणि टी किंवा टी-साय-सी भुजा (T/TΨC arm). प्रतिसंकेत भुजेवर तीन विशिष्ट (त्रयी) न्यूक्लिओटाइडे असतात. आरएनएवरील संकेतास पूरक असलेली ही त्रयी म्हणजे प्रतिसंकेत होय. प्रत्येक ॲमिनो अम्लासाठी काही ठराविक संकेत असतात. त्यानुसार पेशीमध्ये स्थानांतरित आरएनएचे २० कार्यकारी (Functional) प्रकार आढळतात. प्रतिसंकेतानुसार स्थानांतरी आरएनए योग्य ॲमिनो अम्ल वेगळे करतात.
स्वीकारी भुजेच्या ३’ टोकाला असलेल्या सीसीए (CCA) त्रयीच्या मदतीने स्थानांतरित आरएनए ॲमिनो अम्लाशी जोडला जातो. हा बंध घडवणाऱ्या विकरांना आकर्षित करण्यात डीएचयू भुजा साहाय्य करते. तसेच स्थानांतरित आरएनएची त्रिमितीय रचना स्थिर ठेवण्यात देखील डीएचयू भुजा हातभार लावते. स्थानांतरित आरएनएला चिकटलेले ॲमिनो अम्ल रायबोसोमजवळ वाहून आणले जाते. टी /टी-साय-सी भुजेवरील विशिष्ट न्यूक्लिओटाइड क्रमाच्या आधारे रायबोसोमला टीआरएनएची ओळख पटते. टीआरएनएशी दुवा साधल्यानंतर रायबोसोममधील आर-आरएनए वाहून आणलेली ॲमिनो अम्ले प्रथिनांच्या साखळीत गुंफतात.
टी/टी-साय-सी भुजेमधील थायमिडीन (Thymidine), स्युडोयुरिडीन (Pseudouridine) व सायटिडिन (Cytidine) या अनियमित आधारकांच्या क्रमामुळे या भुजेला टी-साय-सी हे नाव पडले. इनोसीन (Inosine), क्युओसीन (Queuosine) आणि लायसिडीन (Lysidine) हे मिथिलीकरण (Methylation) झालेले अनियमित आधारक टी-आरएनएमध्ये अनेक ठिकाणी आढळतात.
वरील तीन आरएनए शिवाय लघु आरएनए (Micro RNA-miRNA), लहान केंद्रकी आरएनए (Small nuclear RNA, snRNA), लघु व्यत्ययी आरएनए (Small interfering RNA, siRNA) असे आरएनएचे वाचन न होणारे इतर प्रकार आहेत. जनुकांची अभिव्यक्ती थांबवणे, कमी-जास्त करणे अशा प्रक्रियांमागे त्यांची महत्त्वाची भूमिका असते.
पहा : जनुकीय संकेत, डीऑक्सिरायबोन्यूक्लिइक अम्ल, न्यूक्लिइक अम्ले, प्रथिन संश्लेषण, रायबोसोम, विषाणू वर्गीकरण.
संदर्भ :
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26821/
- https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_RNA_biology
- https://en.wikibooks.org/wiki/An_Introduction_to_Molecular_Biology/RNA:The_ribonucleic_acid
- http://www-ibmc.u-strasbg.fr/arn/Westhof/publ_West/bib2001/r2001_EWesthof_ELS.pdf
- Steve,Minchin; Julia, Lodge Understanding biochemistry: structure and function of nucleic acids, Essays Biochem. 63(4), 433–456, 2019.
समीक्षक : प्रमोद जोगळेकर
