Naast DNA is RNA (ribonucleïnezuur) essentieel voor alle bekende vormen van leven. RNA-monomeren zijn ook nucleotiden. In tegenstelling tot DNA is RNA in biologische cellen overwegend een enkelstrengs molecuul. Terwijl DNA desoxyribose bevat, bevat RNA ribose, gekenmerkt door de aanwezigheid van de 2′-hydroxylgroep op de pentose-ring (figuur 5). Deze hydroxylgroep maakt RNA minder stabiel dan DNA omdat het gevoeliger is voor hydrolyse. RNA bevat de ongemethyleerde vorm van de base thymine, uracil (U) genaamd (figuur 6), waardoor het nucleotide uridine ontstaat.
RNA vervult een verscheidenheid aan functies in de cel. Boodschapper-RNA (mRNA) draagt de genetische informatie over die de synthese van eiwitten stuurt. Sommige virussen gebruiken RNA in plaats van DNA als hun genetisch materiaal. Het grootste deel van het RNA codeert echter niet voor eiwitten. Deze RNA’s worden niet-coderend (ncRNA) genoemd en kunnen worden gecodeerd door hun eigen RNA-genen of kunnen afkomstig zijn van mRNA-introns. Transfer-RNA (tRNA) en ribosomaal RNA (rRNA) zijn betrokken bij het translatieproces. Er zijn ook niet-coderende RNA’s die betrokken zijn bij genregulatie, RNA-verwerking en andere processen.
De meeste RNA-moleculen bevatten korte zelf-complementaire sequenties die zich vouwen en aan elkaar koppelen tot sterk gestructureerde vormen. Deze basenpaarinteracties maken deel uit van de secundaire structuur van het RNA. De ongepaarde gebieden vormen structuren zoals haarspeld-lussen, uitstulpingen en interne lussen, die van functioneel belang kunnen zijn (figuur 7). Voorbeelden zijn Rho-onafhankelijke terminatorstengel-lussen en het tRNA-klaverblad.
De functionele vorm van enkelstrengs RNA-moleculen vereist, net als eiwitten, doorgaans een specifieke tertiaire (3D) structuur. RNA kan ook RNA-RNA- en DNA-RNA-duplexen vormen. De meeste RNA-structuren in de Protein Data Bank (PDB) (archief van macromoleculaire structuurgegevens) (3) bevatten dubbelstrengs RNA dat in tertiaire structuren is gevouwen.
Sommige RNA-structuren bieden bindingsplaatsen voor andere moleculen en hebben chemisch actieve centra. Een voorbeeld, (figuur 8) is de moleculaire herkenning van vitamine B12 door een RNA-structuur (4). De binding van vitamine B12 aan RNA reguleert de werking van het hepatitis C-virus (5).
