Một vòng cặp tóc mRNA tiền xử lý (pre-mRNA). Các đơn vịnucleobase (lục) và bộ khung ribose-phosphate (lam). Đây là sợi đơn RNA bản thân tự gập lại.
Ribonucleic acid (ARN hayRNA) là một phân tửpolymer cơ bản có nhiều vai trò sinh học trongmã hóa,dịch mã,điều hòa, vàbiểu hiện củagen. RNA vàDNA là cácacid nucleic, và, cùng vớilipid,protein vàcarbohydrat, tạo thành bốn loạiđại phân tử cơ sở cho mọi dạngsự sống trênTrái Đất. Giống như DNA, RNA tạo thành từ một chuỗinucleotide, nhưng không giống DNA là thường tìm thấy nó ở dạng tự nhiên là một sợi đơn gập lại vào chính nó, hơn là sợi xoắn kép. Các sinh vật tế bào sử dụngRNA thông tin (mRNA) đề truyền đạt các thông tin di truyền (sử dụng cácbase nitricguanine,uracil,adenine, vàcytosine, ký hiệu tương ứng bằng các chữ cái G, U, A, và C) cho phép tổng hợp trực tiếp lên các protein chuyên biệt. Nhiềuvirus mã hóa thông tin di truyền của chúng trongbộ gene RNA.
Một số phân tử RNA đóng vai trò hoạt động bên trong tế bào như là những chất xúc tác cho các phản ứng sinh học, kiểm soátbiểu hiện gen, hoặc những đáp ứng cảm nhận và liên lạc trong quá trình truyềntín hiệu tế bào. Một trong những quá trình hoạt động chính làsinh tổng hợp protein, một chức năng phổ biến mà các phân tử RNA trực tiếp tham gia tổng hợp protein trên phân tửribosome. Quá trình này sử dụng các phân tửRNA vận chuyển (tRNA) mang cácamino acid đến phức hệ ribosome, nơi các phân tửRNA ribosome (rRNA) thực hiện ghép nối các amino acid với nhau tạo thành chuỗi tiền protein.
Các base trong một phân tử RNA.Minh họa ba chiều của tiểu đơn vị50S của ribosome. RNA ribosome màu hoàng thổ, protein màu lam. Vị trí hoạt động là một đoạn nhỏ của rRNA, như thể hiện màu đỏ.
Cấu trúc hóa học của RNA có những điểm giống vớiDNA, nhưng có ba điểm khác biệt cơ bản:
Không như sợi xoắn kép DNA, RNA là phân tử sợi đơn[1] trong hầu hết các chức năng sinh học của nó và chứa chuỗi các nucleotide ngắn hơn nhiều.[2] Tuy nhiên, RNA có thể, bằng cách bắt cặpbase bổ sung, tạo thành sợi xoắn kép tự gập từ một sơn đơn, như ở trường hợp tRNA.
Trong khi "bộ khung" đường-phosphate của DNA chứadeoxyribose, thì bộ khung của RNA là phân tửribose[3]. Đường ribose có mộtnhóm hydroxyl gắn với mạch vòng pentose ở vị trí2', trong khi ở phân tử deoxyribose không có. Nhóm hydroxyl trong bộ khung ribose làm cho RNA ít ổn định so với DNA bởi vì chúng dễ bịthủy phân hơn.
Giống như DNA, hầu hết các hoạt động sinh học của RNA, bao gồm mRNA, tRNA, rRNA,snRNA, và cácRNA không mã hóa khác, chứa các trình tự bổ sung cho phép một phần RNA gập lại[5] và bắt cặp với chính nó để tạo thành sợi kép xoắn ốc. Phân tích những RNA này cho thấy chúng có dạng cấu trúc bậc cao. Không giống như DNA, không chứa một sợi xoắn kép quá dài, mà là một hệ bao gồm các sợi xoắn kép ngắn đính cùng các cấu trúc tương tự như ở protein.
Theo dạng cấu trúc này, RNA có thể trở thành cácchất xúc tác (giống nhưenzyme).[6] Ví dụ, khi xác định cấu trúc của ribosome—một phức hợp RNA-protein tham gia xúc tác hình thành chuỗi peptide—các nhà sinh học phát hiện thấy vị trí hoạt động của nó chứa hoàn toàn của RNA.[7]
Cặp base Watson-Crick trongsiRNA (các nguyên tử hiđrô không được thể hiện)
Mỗinucleotide trong RNA chứa một đườngribose, với carbon được đánh thứ tự từ 1' đến 5'. Nhìn chung, một base được gắn vào vị trí 1' làadenine (A),cytosine (C),guanine (G), hoặcuracil (U). Adenine và guanine là cácpurine, cytosine và uracil là cácpyrimidine. Một nhómphosphat gắn vào vị trí 3' của một đường ribose và vào vị trí 5' của đường ribose tiếp theo. Nhóm phosphat tích điện âm, khiến cho RNA là phân tử mang điện (polyanion). Các base tạo thànhliên kết hiđrô giữa các cytosine và guanine, giữa adenine và uracil và giữa guanine và uracil.[8] Tuy thế, cũng có thể có những tương tác khác, như một nhóm base adenine liên kết với một nhóm khác trong chỗ phình,[9]hoặc tại vòng bốn (tetraloop) GNRA có liên kết cặp base guanine–adenine.[8]
Cấu trúc hóa học của RNA
Một thành phần cấu trúc quan trọng của RNA khác biệt với DNA đó là sự có mặt của nhómhydroxyl tại vị trí 2' trong đường ribose. Sự có mặt của nhóm chức này làm cho dạng xoắn của RNA có dạng A-hình học (A-form geometry),[10] mặc dù trong trường hợp sợi đơn dinucleotide, có thể hiếm gặp RNA trong dạng B-hình học như quan sát thấy ở hầu hết DNA.[11] Dạng A-hình học khiến cho trên phân tử RNA có rãnh (groove) lớn hẹp và rất sâu và một rãnh nhỏ rộng và nông.[12] Hệ quả thứ hai của sự có mặt nhóm 2'-hydroxyl đó là trong các vùng có hình dáng linh hoạt (conformationally flexible regions) của một phân tử RNA (tức là không tham gia vào sự tạo thành sợi xoắn kép), có thể tấn công hóa học vào liên kết phosphodiester bên cạnh để cắt bộ khung RNA.[13]
RNA được phiên mã chỉ ở bốn base (adenine, cytosine, guanine và uracil),[14] nhưng các base này và nhóm đường gắn cùng có thể được chỉnh sửa theo nhiều cách khi RNA trưởng thành. Ởpseudouridine (Ψ), mà trong đó mối liên kết giữa uracil và ribose bị chuyển từ liên kết C–N thành liên kết C–C, và ribothymidine (T) được tìm thấy ở nhiều nơi (nổi bật nhất là nó xuất hiện ở vòng TΨC củatRNA).[15] Một ví dụ base biến đổi khác đó là hypoxanthine, một base adenine đã khử amin mànucleoside của nó được gọi làinosine (I). Inosine đóng vai trò quan trọng trong giả thuyết cặp base linh hoạt (wobble hypothesis) củamã di truyền.[16]
Có hơn 100 nucleoside biến đổi xuất hiện trong tự nhiên.[17] Sự đa dạng lớn nhất trong cấu trúc của sửa đổi này có thể tìm thấy ởtRNA,[18] trong khi pseudouridine và nucleoside với 2'-O-methylribose thường có mặt trong rRNA là dạng phổ biến nhất.[19] Các nhà sinh học vẫn chưa hiểu đầy đủ vai trò đặc trưng của nhiều biến đổi này trong RNA. Tuy nhiên, đáng chú ý là, trong RNA ribosome, nhiều thay đổi sau phiên mã xảy ra ở những vùng có chức năng cao như trung tâm peptidyl transferase và giao diện tiểu đơn vị, ngụ ý rằng chúng quan trọng đối với chức năng bình thường.[20]
Dạng chức năng của các phân tử RNA sợi đơn, giống như các protein, thường đòi hỏi một cấu trúc bậc ba cụ thể. Các bộ khung cho cấu trúc này được cung cấp bởi các yếu tố cấu trúc bậc hai là liên kết hydro trong phân tử. Điều này dẫn đến một số "miền" có thể nhận biết được của cấu trúc bậc hai như vòng kẹp tóc (hairpin loop), phình và vòng lặp nội bộ (internal loop).[21] Vì RNA mang điện tích, các ion kim loại nhưMg2+ cần thiết có mặt để ổn định nhiều cấu trúc bậc hai và bậc ba của RNA.[22]
Dạngđồng phân lập thểenantiomer xuất hiện tự nhiên của RNA làD-RNA chứa cácD-ribonucleotide. Mọi trung tâm đối xứng đều nằm trongD-ribose. Bằng cách sử dụngL-ribose hoặcL-ribonucleotide, có thể tổng hợp đượcL-RNA.L-RNA có tính ổn định lớn hơn chống lại sự thoái biến củaRNase.[23]
Giống như các phân tử sinh học có cấu trúc khác như protein, có thể định nghĩa tô pô của một phân tử RNA đã gập. Điều này thường dựa trên sự sắp xếp các vị trí tiếp xúc nội chuỗi bên trong RNA đã gập, gọi là mạch tô pô (circuit topology).
Quá trình tổng hợp RNA gọi làphiên mã, luôn cần sự xúc tác của enzymRNA polymerase sử dụng một mạch khuôn của gen trên DNA. Sự khởi đầu phiên mã bắt đầu bằng enzyme gắn kết vào trình tựkhởi động trong DNA ở phía "thượng nguồn" của gen.
Chuỗi xoắn kép DNA ở vùng có gen cần phiên mã đầu tiên phải được tháo xoắn nhờtopoisomerase, sau đó được dãn mạch và tách đôi nhờ enzymhelicase.
EnzymRNA polymerase trượt dọc theo sợi khuôn mẫu (mạch gốc) theo chiều 3’ đến 5’ của gen, tổng hợp lên chuỗi polyribonucleotide theo nguyên tắc bổ sung, được kéo dài theo hướng 5’ đến 3’ (ngược lại với hướng di chuyển của enzym này). Trình tự các deoxyribonucleotide trên mạch gốc của gen không chỉ quyết định trình tự chuỗi polyribonucleotide của RNA, mà còn quy định cả sự kết thúc của quá trình phiên mã.[24]
Ở tế bào nhân thực, RNA vừa được phiên mã mới chỉ là tiền RNA (pre RNA) hayRNA sơ khai. Nó phải trải qua quá một quá trình gọi làbiến đổi sau phiên mã mới tạo nênRNA trưởng thành. Trong quá trìnhxử lý RNA:
Đầu 5' của nó được gắn "chóp" GTP, còn đầu 3' của nó sẽ được gắn "đuôi" là pôlyA.
RNA sơ khai cần phải được cắt bỏ hết các intron (vùng không mã hóa), rồi các intron này sẽ bị phân giải;
Cácintron (đoạn không có mã) của nó bị cắt bỏ, còn cácexon (đoạn có mã) sẽ nối với nhau tạo thành một chuỗibộ ba mã di truyền liên tục. Giai đoạn này gọi làcắt nối RNA.
Quá trình trên được thực hiện nhờ nhiều nhân tố, nhưng quan trọng nhất làspliceosome (thể chế biến) là một tổ hợp phân tử lớn và phức tạp. Sau khi chế biến hoàn tất, RNA trưởng thành được tạo ra và mới được xuất ra tế bào chất qualỗ nhân.
Ở một số ít nhóm sinh vật, còn có một số RNA polymerase phụ thuộc RNA (RNA-dependent RNA polymerase) sử dụng RNA làm khuôn mẫu cho tổng hợp lên sợi RNA mới. Ví dụ, một số virus RNA (như poliovirus) sử dụng loại enzyme này để sao chép vật liệu di truyền của chúng.[25] Cũng vậy, RNA polymerase phụ thuộc RNA là một phần trong lộ trìnhcan thiệp RNA ở nhiều sinh vật.[26]
Cấu trúc của ribozyme đầu búa (hammerhead ribozyme), một loại ribozyme có khả năng cắt RNA.
RNA thông tin (mRNA) là RNA mang thông tin từ DNA đếnribosome, các vị trí dịch mã để sinh tổng hợp protein trong tế bào. Trình tự mã hóa của mRNA xác định lên trình tựamino acid trongprotein được tổng hợp ra.[27] Tuy nhiên, nhiều RNA không có vai trò mã hóa cho protein (khoảng 97% sản phẩm RNA từ quá trình phiên mã là những protein không mã hóa trong sinh vật nhân thực[28][29][30][31]).
NhữngRNA không mã hóa ("ncRNA") này có thể được mã bởi chính bộ gene của chúng (RNA gene), nhưng cũng có thể được tạo thành từ cácintron mRNA.[32] Ví dụ nổi bật nhất cho các RNA không mã hóa đó làRNA vận chuyển (tRNA) vàRNA ribosome (rRNA), mà cả hai đều tham gia vào quá trình dịch mã.[4] Có các RNA không mã hóa tham gia vào điều hòa biểu hiện gene,xử lý RNA và các vai trò khác. Một số RNA có thểm làmchất xúc tác cho phản ứng sinh hóa như cắt và nối các phân tử RNA khác,[33] và xúc tác tạo thànhliên kết peptide trongribosome;[7] chúng được biết với tên gọiribozyme.
Nếu phân theo độ dài của một chuỗi RNA, có thể chia RNA thành cácRNA nhỏ và RNA dài.[34] Bình thường, các RNA nhỏ có độ dài ngắn hơn 200 nt, và các RNA dài có độ dài hơn 200 nt.[35] Các phân tử RNA dài, hay còn gọi là RNA lớn, chủ yếu bao gồm các RNA không mã hóa dài (lncRNA) vàmRNA. Phân tử RNA nhỏ bao gồm chủ yếu tiểu đơn vị 5.8SRNA ribosome (rRNA), 5S rRNA,RNA vận chuyển (tRNA),microRNA (miRNA), RNA can thiệp nhỏ (small interfering RNA, siRNA), RNA neucleolar nhỏ (small nucleolar RNA, snoRNAs), RNA tương tác Piwi (Piwi-interacting RNA, piRNA), RNA nhỏ bắt nguồn từ tRNA (tRNA-derived small RNA, tsRNA)[36] và RNA nhỏ bắt nguồn từ rDNA (small rDNA-derived RNA, srRNA).[37]
Từ phân tử tiền mRNA (pre-mRNA) sau khi loại bỏ các đoạn intron sẽ được mRNA trưởng thành.
RNA thông tin (mRNA) mang các thông tin di truyền về trình tự của một protein đến ribosome, nhà máy tổng hợp protein bên trong tế bào. Nó mã hóa sao cho cứ mỗi ba nucleotide (bộ ba mã hóa hay mộtcodon) tương ứng với một amino acid. Trong tế bàosinh vật nhân thực, một phân tử tiền mRNA (pre-mRNA) đượcphiên mã từ DNA, sau đó nó được xử lý để trở thành mRNA trưởng thành. Quá trình này bao loại bỏ các đoạnintron—các vùng không mã hóa của pre-mRNA. Sau đó mRNA được đẩy từ nhân tế bào vào bào tương, nơi nó sẽ tìm đến các ribosome và thực hiệndịch mã thành protein tương ứng với sự tham gia cùngtRNA. Trong tế bàosinh vật nhân sơ, mà không có nhân và các gian xoang bào, mRNA có thể liên kết ngay với ribosome trong khi nó đang được phiên mã từ DNA. Sau một thời gian nhất định, các phân tử thông tin này thoái hóa thành các thành phần nucleotide với sự trợ giúp củaribonuclease.[27]
RNA vận chuyển (tRNA) là một sợi RNA nhỏ dài khoảng 80 nucleotide mà vận chuyển một loại amino acid nhất định đến gắn vào chuỗipolypeptide đang dài dần tại vị trí của ribosome đang tổng hợp lên protein trong quá trình dịch mã. Nó có các vị trí cho phép gắn amino acid và một vùng codon đối mã (anticodon) cho phép nhận racodon gắn trên mRNA thông tin thông qua liên kết hydro.[32]
RNA ribosome (rRNA) là thành phần xúc tác của ribosome. Ribosome ở sinh vật nhân thực chứa bốn loại phân tử rRNA khác nhau: 18S, 5.8S, 28S và 5S rRNA. Ba phân tử rRNA được tổng hợp trongnhân con, và phân tử còn lại được tổng hợp ở nơi khác. Trong bào tương, RNA ribosome và protein kết hợp lại thành phức hệ nucleoprotein gọi là ribosome. Ribosome gắn với mRNA và thực hiện quá trình tổng hợp protein. Một số ribosome thường lúc nào cũng gắn với một sợi mRNA.[27] Gần như mọi RNA tìm thấy trong mọi tế bào sinh vật nhân thực là rRNA.
RNA thông tin-vận chuyển (transfer-messenger RNA, tmRNA) được tìm thấy ở nhiềuvi khuẩn vàlạp thể. Nó đánh dấu các protein mã hóa bởi mRNAs mà thiếu những codon kết thúc cho sự thoái hóa và ngăn cản ribosome khỏi bị dừng.[38]
Một vài loại RNA có khả năng điều hòa làm sụt giảm quá trình biểu hiện gene bằng cách gắn bổ sung vào một phần của mRNA hoặc đoạn DNA của gene.[39][40] CácmicroRNA (miRNA; dài 21-22 nt) đã được tìm thấy ở sinh vật nhân thực và tác động thông quacan thiệp RNA (RNAi), nơi một phức hệ bộ phận tác động của miRNA và các enzyme có thể cắt mRNA, cản trở mRNA đang trong quá trình dịch mã, hoặc làm tăng tốc sự thoái hóa của nó.[41][42]
Trong khi cácRNA can thiệp nhỏ (small interfering RNA, siRNA; 20-25 nt) thường được tạo ra bằng cách phá vỡ RNA của virus, cũng có những nguồn nội sinh siRNA.[43][44] siRNAs hoạt động thông qua quá trình can thiệp RNA theo cách tương tự như miRNA. Một số miRNAs và siRNAs có thể gây cho các gene chúng tác động tới bị methyl hóa, do đó làm giảm hoặc tăng hoạt động phiên mã ở các gene này.[45][46][47] Ở những động vật có RNA tương tác Piwi (piRNA; 29-30 nt) mà hoạt động trong các tế bào dòng mầm (germline) và được cho là những phân tử phòng thủ chống lạitransposon và đóng vai trò quan trọng trongsự hình thành giao tử (gametogenesis).[48][49]
Nhiều sinh vật nhân sơ có các RNACRISPR, một hệ thống điều hòa tương tự như của can thiệp RNA.[50] CácRNA đối nghĩa (antisense RNA) được lan rộng; mà hầu hết điều hòa làm giảm sự hoạt động của một gene, nhưng có một số là những phân tử kích hoạt quá trình phiên mã.[51] Một cách RNA đối nghĩa hoạt động là khi nó gắn vào một mRNA, tạo thành sợi kép RNA mà chức năng enzyme bị suy giảm đi.[52] Có nhiều RNA không mã hóa sợi dài tham gia điều hòa gene ở sinh vật nhân thực,[53] ví dụ những RNA như thế làXist, mà nó bao lấy nhiễm sắc thể X ở con cái trong động vật có vú và bất hoạt nó.[54]
Một mRNA có thể chứa những phần tử điều hòa trong chính nó, như các đoạnriboswitch, nằm trong vùng đầu 5' không được dịch mã hoặc vùng đầu 3' không được dịch mã; các yếu tố điều hòa trong vùng (cis-regulatory element) này điều hòa sự hoạt động của chính mRNA.[55] Những vùng không tham gia dịch mã cũng có thể chứa các đoạn mà tham gia vào điều hòa ở các gene khác.[56]
Từ uridine đến pseudouridine là một cách sửa đổi RNA phổ biến.
Nhiều RNA tham gia vào sửa đổi các RNA khác. Những đoạnintron bị cắt ra khỏipre-mRNA bởispliceosome, mà trong nó chứa một vài RNA hạt nhân nhỏ (small nuclear RNA, snRNA),[4] hoặc các intron có thể là ribozyme mà dùng để cắt chính những đoạn intron khác.[57] RNA cũng có thể được chỉnh sửa bằng dùng các nucleotideA,C,G vàU trong một RNA này để thay đổi các nucleotide trong một RNA khác. Ở sinh vật nhân thực, sự chỉnh sửa các nucleotide của RNA nói chung được điều khiển bởi các RNA nucleolar nhỏ (small nucleolar RNA, snoRNA; 60–300 nt),[32] được tìm thấy trong nhân con và cácthể Cajal. snoRNAs phối hợp với các enzyme đến một vị trí trên RNA bằng cách bắt cặp base với RNA. Các enzyme này sau đó thực hiện sửa đổi nucleotide. rRNA và tRNA là những phân tử được sửa đổi rất nhiều, nhưng snRNA và mRNA cũng có thể là những mục tiêu cho sửa đổi base.[58][59] RNA cũng có thể bị methyl hóa.[60][61]
Giống như DNA, RNA có thể được dùng để mang thông tin di truyền. Các virus RNA cóbộ gene chứa RNA mã hóa cho các protein của chúng. Bộ gene virus được tái bản bằng một số protein này, trong khi các protein khác có chức năng bảo vệ bộ gene khi hạt virus chuyển sang tế bào vật chủ mới.Viroid là một nhóm thể sinh bệnh khác, nhưng chúng chỉ chứa RNA, và không mã hóa cho bất kỳ một protein nào và được sao chép nhờ các polymerase của tế bào thực vật chủ.[62]
Các virus có bộ gen là RNA phải được tổng hợp ngược trở lại thành DNA nhờenzyme phiên mã ngược; từ đó tạo nênDNA bổ sung rồi sau đó mới được phiên mã thành những RNA mới để làm khuôndịch mã.Retrotransposon cũng được lan rộng nhờ cách sao chép DNA và RNA từ tế bào này sang tế bào khác,[63] vàtelomerase chứa một RNA được sử dụng làm khuôn mẫu cho việc lắp ráp những đoạn cuối của nhiễm sắc thể ở sinh vật nhân thực.[64]
RNA sợi kép (dsRNA) là RNA mà có hai sợi bổ sung, tương tự như ở DNA trong mọi tế bào. dsRNA tạo thành vật liệu di truyền ở một sốvirus (virus có RNA sợi kép, double-stranded RNA viruses). RNA sợi kép chẳng hạn như ở RNA virus hoặcsiRNA có thể kích hoạt can thiệp RNA ở sinh vật nhân thực, cũng như hoạt hóa các proteininterferon trongđộng vật có xương sống.[65][66][67][68]
Cuối thập niên 1990, các nhà sinh học đã phát hiện có một loại sợi đơn RNA khép kín ở động vật. Sau đó loại này được chính thức xác nhận và gọi là RNA vòng (circRNA). Xem chi tiết về loại này ở trangRNA vòng.
Robert W. Holley, trái, chụp cùng đội nghiên cứu của ông.
Nghiên cứu về RNA đã dẫn đến nhiều khám phá sinh học quan trọng cũng như nhiều giải Nobel.Acid nucleic đượcFriedrich Miescher khám phá ra lần đầu tiên vào năm 1868, khi ông gọi các vật liệu này là 'nuclein' do chúng được tìm thấy trongnhân tế bào.[69] Sau đó người ta khám phá ra tại các tế bàosinh vật nhân sơ, mà không có nhân, cũng thấy chứa acid nucleic. Giải thuyết về vai trò của RNA trong sinh tổng hợp protein đã được nêu ra từ năm 1939.[70]Severo Ochoa nhậngiải Nobel Sinh lý học và Y khoa năm 1959 (cùng vớiArthur Kornberg) cho khám phá của ông về một enzyme cho phép tổng hợp được RNA trong phòng thí nghiệm.[71] Tuy nhiên, loại enzyme khám phá bởi Ochoa (polynucleotide phosphorylase) sau này được chứng minh là có vai trò làm thoái hóa RNA, chứ không phải tổng hợp lên RNA. Năm 1956 Alex Rich và David Davies cho lai hai dòng RNA để tạo thành tinh thể RNA đầu tiên mà cấu trúc của nó có thể xác định bằng kỹ thuật nhiễu xạ tia X (tinh thể học tia X).[72]
Trong đầu thập niên 1970, cácretrovirus vàenzyme phiên mã ngược được phát hiện, và lần đầu tiên chứng tỏ rằng các enzyme tham gia quá trình sao chép từ RNA vào DNA (quá trình ngược so với chu trình thông thường của sự truyền thông tin di truyền). Nhờ khám phá này,David Baltimore,Renato Dulbecco vàHoward Temin được trao giải Nobel Y học năm 1975.
Năm 1976,Walter Fiers cùng các đồng nghiệp lần đầu tiên đã giải trình tự thành công RNA trong một bộ gene của virus, haybacteriophage MS2.[74]
Năm 1977, cácintron và quá trìnhghép RNA (RNA splicing) được phát hiện ở cả virus trên động vật và ở gene tế bào, đưaPhilip Sharp vàRichard Roberts đến giải Nobel năm 1993. Các phân tử RNA xúc tác (ribozyme) được phát hiện vào đầu thập kỷ 1980, và mang lại choThomas Cech vàSidney Altman giải Nobel năm 1989. Năm 1990, người ta tìm thấy trong thực vậtPetunia (dã yên thảo) là có thể dùng các gene để tắt các gene tương tự trong chính loài thực vật này, một khám phá đã mở đường cho kỹ thuậtcan thiệp RNA sau này.[75][76]
Trong khoảng cùng thời gian này, các sợi RNA dài 22 nt, mà hiện nay gọi làmicroRNA, được tìm thấy có vai trò trongsự phát triển củaC. elegans.[77]
Nghiên cứu can thiệp RNA đưa đến giải Nobel Y học năm 2006 choAndrew Fire vàCraig Mello, và giải Nobel Hóa học cho nghiên cứu về quá trình phiên mã RNA trao choRoger Kornberg trong cùng năm. Sự khám phá các RNA điều hòa biểu hiện gene đã dẫn đến những nỗ lực phát triển các loại thuốc là từ RNA, nhưsiRNA, có chức năng làm tắt một số gene.[78]
Liên quan đến hóa học tiền sinh học và thuyết phát sinh sinh vật
Năm 1967,Carl Woese nêu ra giả thuyết rằng RNA có thể là chất xúc tác và gợi ý những dạng sống nguyên thủy nhất (các phân tử tự tái bản) có thể dựa trên RNA cả về mặt chứa đựng thông tin di truyền và làm chất xúc tác cho các phản ứng hóa sinh—hay còn gọi là giả thuyếtthế giới RNA.[79][80]
^abLee JC, Gutell RR (tháng 12 năm 2004). “Diversity of base-pair conformations and their occurrence in rRNA structure and RNA structural motifs”.Journal of Molecular Biology.344 (5): 1225–49.doi:10.1016/j.jmb.2004.09.072.PMID15561141.
^Barciszewski J, Frederic B, Clark C (1999).RNA biochemistry and biotechnology. Springer. tr. 73–87.ISBN0-7923-5862-7.OCLC52403776.
^Salazar M, và đồng nghiệp (tháng 4 năm 1993). “The DNA strand in DNA.RNA hybrid duplexes is neither B-form nor A-form in solution”.Biochemistry.32 (16): 4207–15.doi:10.1021/bi00067a007.PMID7682844.
^Sedova A, Banavali NK (tháng 10 năm 2015). “RNA approaches the B-form in stacked single strand dinucleotide contexts”.Biopolymers.105 (2): 65–82.doi:10.1002/bip.22750.PMID26443416.
^Mikkola S, và đồng nghiệp (1999). “The mechanism of the metal ion promoted cleavage of RNA phosphodiester bonds involves a general acid catalysis by the metal aquo ion on the departure of the leaving group”.Perkin transactions 2 (8): 1619–26.doi:10.1039/a903691a.
^Elliott MS, Trewyn RW (tháng 2 năm 1984). “Inosine biosynthesis in transfer RNA by an enzymatic insertion of hypoxanthine”.The Journal of Biological Chemistry.259 (4): 2407–10.PMID6365911.
^King TH, và đồng nghiệp (tháng 2 năm 2003). “Ribosome structure and activity are altered in cells lacking snoRNPs that form pseudouridines in the peptidyl transferase center”.Molecular Cell.11 (2): 425–35.doi:10.1016/S1097-2765(03)00040-6.PMID12620230.
^Vater A, Klussmann S (tháng 1 năm 2015). “Turning mirror-image oligonucleotides into drugs: the evolution of Spiegelmer(®) therapeutics”.Drug Discovery Today.20 (1): 147–55.doi:10.1016/j.drudis.2014.09.004.PMID25236655.
^Hansen JL, và đồng nghiệp (tháng 8 năm 1997). “Structure of the RNA-dependent RNA polymerase of poliovirus”.Structure.5 (8): 1109–22.doi:10.1016/S0969-2126(97)00261-X.PMID9309225.
^Fatica A, Bozzoni I (tháng 1 năm 2014). “Long non-coding RNAs: new players in cell differentiation and development”.Nature Reviews. Genetics.15 (1): 7–21.doi:10.1038/nrg3606.PMID24296535.
^Wu L, Belasco JG (tháng 1 năm 2008). “Let me count the ways: mechanisms of gene regulation by miRNAs and siRNAs”.Molecular Cell.29 (1): 1–7.doi:10.1016/j.molcel.2007.12.010.PMID18206964.
^Vazquez F, và đồng nghiệp (tháng 10 năm 2004). “Endogenous trans-acting siRNAs regulate the accumulation of Arabidopsis mRNAs”.Molecular Cell.16 (1): 69–79.doi:10.1016/j.molcel.2004.09.028.PMID15469823.
^Horwich MD, và đồng nghiệp (tháng 7 năm 2007). “The Drosophila RNA methyltransferase, DmHen1, modifies germline piRNAs and single-stranded siRNAs in RISC”.Current Biology.17 (14): 1265–72.doi:10.1016/j.cub.2007.06.030.PMID17604629.
^Batey RT (tháng 6 năm 2006). “Structures of regulatory elements in mRNAs”.Current Opinion in Structural Biology.16 (3): 299–306.doi:10.1016/j.sbi.2006.05.001.PMID16707260.
^Kiss-László Z, và đồng nghiệp (tháng 6 năm 1996). “Site-specific ribose methylation of preribosomal RNA: a novel function for small nucleolar RNAs”.Cell.85 (7): 1077–88.doi:10.1016/S0092-8674(00)81308-2.PMID8674114.
^Jana S, và đồng nghiệp (tháng 11 năm 2004). “RNA interference: potential therapeutic targets”.Applied Microbiology and Biotechnology.65 (6): 649–57.doi:10.1007/s00253-004-1732-1.PMID15372214.
^Schultz U, Kaspers B, Staeheli P (tháng 5 năm 2004). “The interferon system of non-mammalian vertebrates”.Developmental and Comparative Immunology.28 (5): 499–508.doi:10.1016/j.dci.2003.09.009.PMID15062646.
^Whitehead KA, và đồng nghiệp (2011). “Silencing or stimulation? siRNA delivery and the immune system”.Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering.2: 77–96.doi:10.1146/annurev-chembioeng-061010-114133.PMID22432611.
^Rich A, Davies D (1956). “A New Two-Stranded Helical Structure: Polyadenylic Acid and Polyuridylic Acid”.Journal of the American Chemical Society.78 (14): 3548–3549.doi:10.1021/ja01595a086.
^Szathmáry E (tháng 6 năm 1999). “The origin of the genetic code: amino acids as cofactors in an RNA world”.Trends in Genetics.15 (6): 223–9.doi:10.1016/S0168-9525(99)01730-8.PMID10354582.
