Come il DNA, l’RNA (acido ribonucleico) è essenziale per tutte le forme di vita conosciute. I monomeri di RNA sono anche nucleotidi. A differenza del DNA, l’RNA nelle cellule biologiche è prevalentemente una molecola a singolo filamento. Mentre il DNA contiene deossiribosio, l’RNA contiene ribosio, caratterizzato dalla presenza del gruppo 2′-idrossile sull’anello pentoso (Figura 5). Questo gruppo idrossile rende l’RNA meno stabile del DNA perché è più suscettibile all’idrolisi. L’RNA contiene la forma non metilata della base timina chiamata uracile (U) (Figura 6), che dà il nucleotide uridina.
L’RNA svolge una varietà di funzioni nella cellula. L’RNA messaggero (mRNA) trasporta l’informazione genetica che dirige la sintesi delle proteine. Alcuni virus usano l’RNA invece del DNA come materiale genetico. La maggior parte dell’RNA, tuttavia, non codifica per le proteine. Questi RNA sono chiamati non codificanti (ncRNA) e possono essere codificati da geni RNA propri o possono derivare da introni di mRNA. L’RNA di trasferimento (tRNA) e l’RNA ribosomiale (rRNA) sono coinvolti nel processo di traduzione. Ci sono anche RNA non codificanti coinvolti nella regolazione dei geni, nell’elaborazione dell’RNA e in altri processi.
La maggior parte delle molecole di RNA contengono brevi sequenze autocomplementari che si piegano e si accoppiano tra loro in forme altamente strutturate. Queste interazioni di accoppiamento delle basi fanno parte della struttura secondaria dell’RNA. Le regioni non appaiate formano strutture come le forcine, i rigonfiamenti e gli anelli interni, che possono essere di importanza funzionale (Figura 7). Alcuni esempi sono gli stem-loops del terminatore indipendente da Rho e il quadrifoglio del tRNA.
La forma funzionale delle molecole di RNA a singolo filamento, proprio come le proteine, richiede tipicamente una specifica struttura terziaria (3D). L’RNA può anche formare duplex RNA-RNA e DNA-RNA. La maggior parte delle strutture di RNA nella Protein Data Bank (PDB) (archivio di dati strutturali macromolecolari) (3) contengono RNA a doppio filamento ripiegato in strutture terziarie.
Alcune strutture di RNA forniscono siti di legame per altre molecole e hanno centri chimicamente attivi. Un esempio, (Figura 8) è il riconoscimento molecolare della vitamina B12 da parte di una struttura di RNA (4). Il legame della vitamina B12 all’RNA regola la funzione del virus dell’epatite C (5).
