Messenger RNA (viết tắt là mRNA, là một trong những loại RNA được tìm thấy trong tế bào và là một phân tử ARN sợi đơn bổ sung cho một trong các sợi ADN của gen.

mRNA là một phiên bản đặc biệt của ARN của gen rời khỏi nhân tế bào và di chuyển đến tế bào chất, nơi tạo ra protein.

mRNA giữ một vai trò quan trọng trong quá trình phiên mã (transcription) và dịch mã (translation). Quá trình tạo ra protein tương tự như xây dựng một ngôi nhà. Ribosome có thể được coi là công nhân xây dựng lấy tất cả các vật liệu cần thiết, các axit amin, và kết hợp chúng lại với nhau để tạo thành một cấu trúc toàn bộ.

Nếu chúng ta nghĩ về việc tạo ra protein theo cách này, chúng ta có thể nói rằng mRNA tương đương với một bản thiết kế.

Thông tin di truyền chứa đựng trong phân tử mRNA cho công nhân xây dựng biết họ cần vật liệu gì và thứ tự để đưa những vật liệu đó vào. mRNA chịu trách nhiệm cho các ribosome biết axit amin nào cần thiết trong một loại protein cụ thể và thứ tự đưa chúng vào.

Trong quá trình tổng hợp protein, một bào quan được gọi là ribosome di chuyển dọc theo mRNA, đọc trình tự cơ sở của mRNA và sử dụng mã di truyền để dịch từng bộ ba ba bazơ, hoặc codon, thành axit amin tương ứng.

Quá trình khám phá ra mRNA

Khởi đầu vào năm 1961, khi Brenner và các đồng nghiệp mô tả sự hiện diện của một phân tử trung gian không ổn định, có chức năng sao chép thông tin được mã hóa bởi ADN và định hướng quá trình tổng hợp protein: đó chính là ARN.

Các nhóm nghiên cứu xung quanh Brenner đã làm việc với các tế bào bị nhiễm virus và phân tích biểu hiện gen. Họ kết luận rằng thông tin mã hóa protein không có trong RNA ribosome ổn định. Thay vào đó, một phân tử RNA tạm thời hoạt động như một bản sao mã di truyền. RNA này được gọi là RNA thông tin (messenger RNA, mRNA).

Ribosome tổng hợp protein theo thông tin được chỉ định bởi mRNA (Brenner và cộng sự, 1961).

Đặc điểm cấu tạo của ARN

ARN được cấu tạo từ bốn axit nucleic khác nhau: Adenine, Guanine, Cytosine và Uracil, thường được viết là A, G, C và U.

Ribosome có thể đọc trình tự mRNA theo nhóm ba axit nucleic. Một nhóm ba axit nucleic được gọi là codon. Tổng cộng, có 64 tổ hợp codon khác nhau. Con số này xuất phát từ thực tế là tại mỗi vị trí trong số ba vị trí của axit nucleic, có thể có bốn axit nucleic có thể được đặt ở đó.

Vì vậy có tất cả: 4 x 4 x 4 = 64 mã bộ ba

Trong số 64 sự kết hợp codon có thể có này, 61 trong số chúng mã hóa cho 20 loại axit amin khác nhau.

Điều này có nghĩa là các codon khác nhau có thể mã cho cùng một axit amin.

Ví dụ: AUU, AUC và AUA đều mã cho axit amin isoleucine.

Ba codon không mã hóa axit amin là: UAA, UAG và UGA.

Các codon này được gọi là các codon dừng. Điều này là do thay vì yêu cầu ribosome thêm một axit amin khác, nó cho ribosome biết rằng protein đã hoàn chỉnh. Điều này làm cho ribosome giải phóng các axit amin để tế bào có thể sử dụng chúng.

Dưới đây là biểu đồ cung cấp mã cho tất cả 64 codon và mã của chúng. Một điều quan trọng cần lưu ý là trong khi nhiều codon có thể mã cho một axit amin duy nhất, một codon không thể mã cho nhiều axit amin. Điều này có nghĩa là AUU codon chỉ có thể mã cho isoleucine.

Phiên mã là gì?

Messenger RNA là một bản sao chuỗi đơn của gen và là một phần quan trọng của sự biểu hiện gen.

Về cơ bản, khi tế bào cần tạo ra protein, gen mã hóa protein đó sẽ được phiên mã thành phân tử mRNA.

Quá trình này được thực hiện bởi một phân tử có tên là RNA polymerase.

RNA polymerase đọc một đoạn ADN và tạo ra một chuỗi mRNA bổ sung để lưu trữ tạm thời một bản sao của thông tin di truyền cần thiết. Bản phiên mã ban đầu, được gọi là pre-mRNA, được sửa đổi và sau đó được gửi đến tế bào chất.

Dịch mã là gì?

Trong tế bào chất, ribosome tiến hành đọc mã của phân tử ARN thông tin để biết axit amin nào cần được đưa vào trong quá trình tổng hợp prôtêin. Quá trình này được gọi là quá trình dịch mã.

Cũng giống như cách mRNA bổ sung cho sợi ADN, tRNA có các nucleotide bổ sung cho sợi mRNA.

tRNA và ribosome thực hiện quá trình bằng cách thêm các axit amin vào một chuỗi mà cuối cùng sẽ trở thành một protein đầy đủ.

Ribosome di chuyển dọc theo sợi RNA thông tin đọc các cặp base của nó theo từng nhóm ba được gọi là codon. Tùy thuộc vào trình tự, một tRNA mới sẽ đi vào ribosome mang axit amin mà nó phù hợp.

Từ gen đến mRNA thành protein: Phiên mã và dịch mã

Gen mã hóa cấu trúc protein.

Khi tế bào cần tạo ra một loại protein cụ thể, gen của loại protein đó cần được phiên mã.

Trong quá trình phiên mã, phân tử được gọi là RNA polymerase đọc trình tự DNA của gen và tạo ra một phân tử mRNA bổ sung. Phân tử này chỉ bao gồm một sợi và đóng vai trò như một bản sao tạm thời của gen.

Ngay sau khi phiên mã, những gì chúng ta nhận được là pre-mRNA. Phân tử này chứa hai phần: exon và intron. Phân tử này cần được chỉnh sửa để cắt bỏ phần intron không đóng góp vào protein cuối cùng. Sợi mRNA cuối cùng chỉ chứa các vùng mã hóa, các exon.

Khi quá trình này được thực hiện, mRNA có thể được sử dụng để tạo ra một protein. Đầu tiên, nó cần di chuyển ra khỏi nhân và vào tế bào chất của tế bào. Ở đây, nó có thể được dịch. Trong quá trình này, một bào quan được gọi là ribosome đọc trình tự của sợi RNA thông tin, ba base tại một thời điểm. Khi điều này xảy ra, một loại RNA khác, tRNA, mang lại các axit amin tương ứng với trình tự. Mỗi codon, một nhóm ba bazơ, trên sợi mARN tương ứng với một axit amin.

Khi quá trình tiếp tục, các axit amin được liên kết với nhau thành chuỗi dài. Sau khi dịch mã hoàn tất, các chuỗi được sửa đổi và gấp lại cho đến khi chúng tạo ra một protein đầy đủ chức năng.