دگم مرکزی زیست‌شناسی مولکولی نشان می‌دهد که DNA حاوی اطلاعاتی است که برای همه پروتئین‌های ما رمزگذاری می‌شود، و سه نوع مختلف RNA این کد را به‌طور غیرفعال به پلی پپتید ترجمه می‌کنند. به طور خاص، RNA پیام رسان (mRNA) طرح اولیه پروتئین را از DNA سلول به ریبوزوم های آن، که «ماشین هایی» هستند که سنتز پروتئین را کنترل می کنند، حمل می کند. سپس RNA (tRNA) اسیدهای آمینه مناسب را برای ادغام در پروتئین جدید به ریبوزوم منتقل می کند. در همین حال، خود ریبوزوم‌ها عمدتاً از مولکول‌های RNA ریبوزومی (rRNA) تشکیل شده‌اند.
با این حال، در نیم قرن از زمانی که ساختار DNA برای اولین بار ساخته شد، دانشمندان دریافتند که RNA نقشی بسیار بزرگتر از شرکت صرف در سنتز پروتئین ایفا می کند. به عنوان مثال، بسیاری از انواع RNA کاتالیزوری هستند، به این معنی که آنها واکنش های بیوشیمیایی را به همان روشی که آنزیم ها انجام می دهند انجام می دهند. علاوه بر این، بسیاری از گونه‌های RNA دیگر نقش‌های تنظیمی پیچیده‌ای را ایفا می‌کنندسلول ها.
بنابراین، مولکول‌های RNA نقش‌های متعددی هم در فرآیندهای سلولی طبیعی و هم در وضعیت‌های بیماری ایفا می‌کنند. معمولاً آن دسته از مولکول‌های RNA که شکل mRNA را به خود نمی‌گیرند، غیرکدکننده نامیده می‌شوند زیرا برای پروتئین‌ها کد نمی‌کنند. مشارکت mRNA های غیر کد کننده در بسیاری از فرآیندهای تنظیمی. شیوع و تنوع عملکرد آنها منجر به این فرضیه شد که "دنیای RNA" می تواند مقدم بر تکامل عملکردهای DNA و RNA در سلول، مشارکت در بیوسنتز پروتئین باشد.
RNA های غیر کدکننده در یوکاریوت ها
انواع مختلفی از RNA غیر کدکننده در یوکاریوت ها وجود دارد. مهمتر از همه، آنها RNA (tRNA) و RNA ریبوزومی (rRNA) را انتقال می دهند. همانطور که قبلا ذکر شد، هر دو tRNA و rRNA نقش مهمی در ترجمه mRNA به پروتئین دارند. به عنوان مثال، فرانسیس کریک وجود مولکول‌های RNA آداپتور را پیشنهاد کرد که می‌توانند به کد نوکلئوتیدی mRNA متصل شوند و در نتیجه انتقال اسیدهای آمینه به زنجیره‌های پلی پپتیدی در حال رشد را تسهیل کنند.
کار هوگلند و همکاران. (1958) در واقع تایید کرد که بخش خاصی از RNA سلولی به صورت کووالانسی با اسیدهای آمینه مرتبط است. بعدها، این واقعیت که rRNA یک جزء ساختاری ریبوزوم است، نشان داد که rRNA نیز مانند tRNA کد نمی کند.
علاوه بر rRNA و tRNA، تعدادی RNA غیر کدکننده دیگر در سلول های یوکاریوتی وجود دارد. این مولکول ها به بسیاری از عملکردهای مهم ذخیره انرژی RNA در سلول کمک می کنند، که هنوز شمارش و تعریف شده اند. این RNA ها اغلب به عنوان RNA های تنظیمی کوچک (sRNA) شناخته می شوند.در یوکاریوت ها، آنها بیشتر به تعدادی از زیر شاخه ها طبقه بندی شده اند. با هم، RNA های تنظیمی اثرات خود را از طریق ترکیبی از جفت شدن بازهای مکمل، کمپلکس شدن با پروتئین ها و فعالیت آنزیمی خود اعمال می کنند.
RNA هسته ای کوچک
یک زیرمجموعه مهم از RNA های تنظیمی کوچک شامل مولکول هایی است که به عنوان RNA های هسته ای کوچک (snRNA) شناخته می شوند. این مولکول ها از طریق پیوند RNA نقش مهمی در تنظیم ژن ها دارند. SnRNA ها در هسته یافت می شوند و معمولاً با پروتئین هایی در مجتمع هایی به نام snRNP (ریبونوکلئوپروتئین های هسته ای کوچک که گاهی اوقات به آنها "snurps" نیز گفته می شود) مرتبط هستند. رایج ترین این مولکول ها ذرات U1، U2، U5 و U4/U6 هستند که در پیوند پیش از mRNA برای تشکیل mRNA بالغ نقش دارند.
MicroRNA
موضوع دیگر مورد علاقه محققان میکروRNA ها (miRNAs) هستند که RNA های تنظیمی کوچکی با طول تقریباً ۲۲ تا ۲۶ نوکلئوتید هستند. وجود miRNAها و عملکردهای انقباضی آنها RNAها در سلول در تنظیم ژن ابتدا در نماتد C. elegans کشف شد (لی و همکاران، 1993؛ وایتمن و همکاران، 1993). از زمان کشف miRNA ها، آنها در بسیاری از گونه های دیگر از جمله مگس ها، موش ها و انسان ها شناسایی شده اند. تاکنون چند صد miRNA شناسایی شده است. ممکن است خیلی بیشتر باشد (He & Hannon, 2004).
نشان داده شده است که MiRNA ها با سرکوب ترجمه، بیان ژن را مهار می کنند. به عنوان مثال، miRNA های کدگذاری شده توسط C. elegans، lin-4 و let-7،به ناحیه 3'- ترجمه نشده اهداف mRNA خود متصل می شوند و از تشکیل پروتئین های کاربردی در مراحل خاصی از رشد لارو جلوگیری می کنند. تاکنون، به نظر می‌رسد که اکثر miRNAهای مورد مطالعه بیان ژن را با اتصال به mRNAهای هدف از طریق جفت‌سازی ناقص باز و مهار ترجمه، کنترل می‌کنند، اگرچه برخی استثنائات نیز ذکر شده است.
تحقیقات اضافی نشان می دهد که miRNA ها همچنین نقش مهمی در سرطان و سایر بیماری ها دارند. به عنوان مثال، گونه miR-155 در سلول های B مشتق شده از لنفوم بورکیت غنی شده است، و توالی آن نیز با یک جابجایی کروموزومی شناخته شده (تبادل DNA بین کروموزوم ها) مرتبط است.
RNA تداخلی کوچک
RNA تداخلی کوچک (siRNA) کلاس دیگری از RNA است. اگرچه این مولکول ها تنها 21 تا 25 جفت باز طول دارند، اما برای خاموش کردن بیان ژن نیز کار می کنند. به طور خاص، یک رشته از یک مولکول siRNA دو رشته ای را می توان در مجموعه ای به نام RISC گنجاند. سپس این کمپلکس حاوی RNA می تواند رونویسی یک مولکول mRNA را که دارای یک توالی مکمل برای جزء RNA آن است، مهار کند.
MiRNA ها ابتدا با دخالت آنها در تداخل RNA (RNAi) شناسایی شدند. آنها ممکن است به عنوان یک مکانیسم دفاعی در برابر ویروس های RNA دو رشته ای تکامل یافته باشند. SiRNA ها از رونوشت های طولانی تر در فرآیندی شبیه به فرآیندی که توسط آن miRNA ها رخ می دهند، مشتق می شوند و پردازش هر دو نوع RNA شامل همان آنزیم است.دایسر. به نظر می‌رسد که این دو کلاس در مکانیسم‌های سرکوب متفاوت هستند، اما استثناهایی یافت شده است که در آنها siRNAها رفتارهای معمولی‌تری برای miRNAها نشان می‌دهند و بالعکس (He & Hannon, 2004).
RNA هسته ای کوچک
در هسته یوکاریوتی، هسته ساختاری است که در آن پردازش rRNA و مونتاژ ریبوزومی انجام می شود. مولکول هایی به نام RNA های هسته ای کوچک (snoRNAs) به دلیل فراوانی در این ساختار از عصاره های هسته ای جدا شده اند. این مولکول‌ها برای پردازش مولکول‌های rRNA عمل می‌کنند که اغلب منجر به متیلاسیون و شبه‌دوریدیلاسیون نوکلئوزیدهای خاص می‌شود. تغییرات توسط یکی از دو دسته از snoRNA ها انجام می شود: خانواده های C/D-box یا H/ACA-box، که معمولاً شامل افزودن گروه های متیل یا ایزومریزاسیون اورادین در مولکول های rRNA نابالغ است.
RNA های غیر کدکننده در پروکاریوت ها
با این حال، یوکاریوت ها بازار را به سمت RNA های غیر کدکننده با عملکردهای انرژی تنظیمی خاص RNA ها در سلول هدایت نکرده اند. باکتری ها همچنین دارای دسته ای از RNA های تنظیمی کوچک هستند. rRNA های باکتریایی در فرآیندهای مختلف از حدت تا انتقال از رشد به فاز ثابت که زمانی اتفاق می افتد که یک باکتری با وضعیت محرومیت از مواد مغذی مواجه می شود، دخیل هستند.
یک مثال از rRNA باکتریایی 6S RNA موجود در اشریشیا کلی است. این مولکول به خوبی مشخص شده است و توالی یابی اولیه آن در سال 1980 اتفاق افتاد. 6S RNAدر بسیاری از گونه های باکتریایی حفظ شده است، که نشان دهنده نقش مهمی در تنظیم ژن است.
RNAنشان داده شده است که بر فعالیت RNA پلیمراز (RNAP)، مولکولی که RNA پیام رسان را از DNA رونویسی می کند، تأثیر می گذارد. 6S RNA با اتصال به یک زیر واحد پلیمراز که رونویسی را در طول رشد تحریک می کند، این فعالیت را مهار می کند. از طریق این مکانیسم، 6S RNA بیان ژن‌هایی را که رشد فعال را تحریک می‌کنند، مهار می‌کند و به سلول‌ها کمک می‌کند وارد فاز ساکن شوند (جابری، 2005).
Riboswitches
تنظیم ژن - هم در پروکاریوت ها و هم در یوکاریوت ها - تحت تأثیر عناصر تنظیم کننده RNA به نام سوئیچ های ریبو (یا سوئیچ های RNA) است. ریبوسوئیچ‌ها حسگرهای RNA هستند که سیگنال‌های محیطی یا متابولیکی را شناسایی کرده و به آنها پاسخ می‌دهند و بنابراین بر بیان ژن تأثیر می‌گذارند.
یک مثال ساده از این گروه، RNA حسگر دما است که در ژن های حدت پاتوژن باکتریایی لیستریا مونوسیتوژنز یافت می شود. هنگامی که این باکتری وارد میزبان می شود، دمای بالا در داخل بدن میزبان، ساختار ثانویه بخش را در ناحیه 5' ترجمه نشده mRNA تولید شده توسط ژن prfA باکتری ذوب می کند. در نتیجه، تغییراتی در ساختار ثانویه رخ می دهد.
نشان داده شده است که ریبوسوئیچ های اضافی به شوک های گرما و سرما در موجودات مختلف پاسخ می دهند و همچنین سنتز متابولیت هایی مانند قندها و اسیدهای آمینه را تنظیم می کنند. اگرچه ریبوسوئیچ‌ها در پروکاریوت‌ها رایج‌تر به نظر می‌رسند، اما بسیاری از آنها در سلول‌های یوکاریوتی نیز یافت شده‌اند.
