อาร์เอ็นเอคืออะไร?

โมเลกุลนี้เป็นพันธมิตรกับ DNA แปลคำสั่งทางพันธุกรรมเพื่อสร้างโปรตีน

DNA เป็นสารพันธุกรรมที่ทำหน้าที่เป็นพิมพ์เขียวทางพันธุกรรมของร่างกายเรา DNA ย่อมาจากกรด deoxyribonucleic (Dee-OX-ee-ry-boh-nu-KLAY-ik) มันบอกเซลล์ถึงวิธีสร้างโปรตีนทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับร่างกายเพื่อความอยู่รอด DNA ได้รับความสนใจอย่างมาก แต่มันจะใช้งานไม่ได้หากไม่มีพันธมิตรหลัก: RNA ย่อมาจากกรดไรโบนิวคลีอิก (RY-boh-nu-KLAY-ik)

หากต้องการทำความเข้าใจเกี่ยวกับความร่วมมือระหว่าง DNA-RNA ลองนึกภาพคู่มือการใช้งานที่ชื่อว่า How to Build a Car คู่มือแสดงขั้นตอนที่ถูกต้องในการสร้างรถยนต์ แต่การมีหนังสือนั้นไม่ได้ผลิตรถยนต์ บางสิ่งบางอย่างหรือใครบางคนต้องทำงาน RNA ดำเนินการดังกล่าวสำหรับเซลล์ มันทำให้ข้อมูลที่เก็บไว้ในรูปร่างคล้ายบันไดที่บิดเบี้ยวของ DNA นั้นใช้งานได้

โปรตีนเป็นแรงงานของร่างกาย พวกเขาทำหน้าที่เฉพาะระดับโมเลกุลในสิ่งมีชีวิตทั้งหมด เลือดของเราขนส่งออกซิเจนที่หล่อเลี้ยงชีวิตไปยังเซลล์ต่างๆ ทั่วร่างกาย ในการทำเช่นนี้ จะใช้โปรตีนเฮโมโกลบิน ระบบย่อยอาหารของเราแบ่งสิ่งที่เรากินออกเป็นส่วนย่อยๆ

โดยใช้โปรตีนอื่นๆ ตัวอย่างเช่น อะไมเลส (AA-mih-lays) ซึ่งเป็นโปรตีนในน้ำลายจะย่อยสลายแป้งในขนมปังและมันฝรั่งให้เป็นน้ำตาล ร่างกายของเราสร้างขึ้นจากโมเลกุลหลายประเภท และใช้โปรตีนเฉพาะที่สร้างโมเลกุลเหล่านั้น

หากต้องการทราบว่าโปรตีนชนิดใดควรผลิตเมื่อใดและที่ไหน ร่างกายจะอาศัยคู่มือการใช้งานซึ่งก็คือ DNA RNA ทำตามคำแนะนำเหล่านั้นเพื่อสร้างโปรตีน แต่ RNA ไม่ใช่แค่โมเลกุลเดียว ที่นี่เราเน้นสามประเภทหลัก

mRNA: การสร้างโปรตีนเริ่มต้นภายในนิวเคลียสของเซลล์ นั่นคือสิ่งที่ DNA ตั้งอยู่ เซลล์คัดลอกคำสั่งของ DNA ซึ่งเป็นกระบวนการที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่าการถอดความ ลงบนสายของ Messenger RNA หรือ mRNA เป็นชื่อที่ดีเพราะ mRNA เป็นข้อความ เมื่อสร้างแล้วจะออกจากนิวเคลียส ปล่อยให้ DNA ปลอดภัยอยู่ภายใน

rRNA: นอกนิวเคลียสของเซลล์ mRNA จะจับกับสิ่งที่เรียกว่า rRNA ย่อมาจากไรโบโซม (Ry-boh-SOAM-ul) RNA หน้าที่ของมันคือการถอดรหัสข้อความใน mRNA และใช้ข้อมูลนั้นเพื่อสร้างโปรตีนใหม่ โปรตีนประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่ากรดอะมิโน rRNA จับกรดอะมิโนเข้าด้วยกันตามลำดับที่เหมาะสม rRNA จะไม่รู้ลำดับที่ถูกต้องหากไม่มี mRNA ดังนั้นพวกเขาจึงทำงานเป็นทีม ขั้นตอนนี้เรียกว่าการแปล

tRNA: Transfer RNA หรือ tRNA ทำหน้าที่เหมือนแท็กซี่ มันขนส่งกรดอะมิโนจากบริเวณต่างๆ ทั่วส่วนนอกของเซลล์ (ไซโตพลาสซึมของมัน) ไปยังโมเลกุลตัวสร้าง: rRNA นั้น

RNA ทั้งสามนี้ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างโปรตีนที่สิ่งมีชีวิตจำเป็นต้องทำงาน

ไวรัส RNA และวัคซีน

RNA ได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา ในปี 2020 โควิด-19 ได้รับความสนใจจาก RNA ไวรัสไม่ใช่เซลล์ อย่างไรก็ตาม พวกเขามีหนังสือคำแนะนำทางพันธุกรรมของตนเอง ไวรัสโคโรนาที่รับผิดชอบต่อ COVID-19 เป็นไวรัสที่ใช้ RNA นั่นหมายถึงหนังสือคำสั่งทางพันธุกรรมของมันสร้างจาก RNA ไม่ใช่ DNA

และวัคซีนตัวแรกที่ได้รับอนุมัติให้ต่อสู้กับโควิด-19 เป็นชนิดใหม่: วัคซีนเน้นที่ mRNA มันสมเหตุสมผลแล้วที่ RNA มีบทบาทในการสร้างภูมิคุ้มกัน ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายจะปล่อยโปรตีนพิเศษเพื่อต่อสู้กับเชื้อโรค ในปี 2020 นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานให้กับบริษัทยาที่รู้จักกันในชื่อ Pfizer ได้พัฒนาวัคซีน RNA ตัวแรกที่จะได้รับการอนุมัติอย่างเต็มรูปแบบจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา วัคซีน RNA อื่น ๆ อย่างน้อยหนึ่งรายการจะได้รับการอนุมัติในเร็วๆ นี้

วัคซีนทำงานโดยหลอกให้ระบบภูมิคุ้มกันคิดว่ามีเชื้อโรคอยู่ ระบบภูมิคุ้มกันจะติดตั้งการป้องกัน มันส่งกองกำลังทหารไหลเวียนไปทั่วสายเลือดและติดตามผู้รุกรานเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม แม้ว่าเชื้อโรคหรือตัวปลอม (วัคซีน) จะหายไปแล้ว ร่างกายของเราก็ยังจำได้ว่าผู้บุกรุกนั้นหน้าตาเป็นอย่างไร

ระบบภูมิคุ้มกันสามารถเฝ้าระวังเชื้อโรคนั้นได้ หากปรากฏขึ้นอีกครั้ง ร่างกายจะระบุลักษณะภายนอกที่เรียกว่าแอนติเจน จากนั้นระบบภูมิคุ้มกันจะทำการป้องกันทันทีอีกครั้ง โดยปกติแล้ว การตอบสนองอย่างรวดเร็วนี้จะฆ่าเชื้อโรคก่อนที่เราจะรู้ตัวด้วยซ้ำว่ามันได้บุกรุกเข้าสู่ร่างกายแล้ว

วัคซีนแบบดั้งเดิมทำงานโดยให้ร่างกายสัมผัสกับเชื้อโรค (โดยปกติจะตายหรืออ่อนแอลง) หรือเชื้อโรคที่มีลักษณะเหมือนกัน แม้แต่เชื้อโรคที่ตายแล้วก็สามารถกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันได้ เพราะยังมีแอนติเจนอยู่บนพื้นผิวที่ส่งสัญญาณเตือนกองกำลังป้องกันของร่างกาย หากเชื้อโรคที่แท้จริงปรากฏขึ้นอีกในภายหลัง วัคซีนก็พร้อม — เตรียมไว้ — เพื่อโจมตี

วัคซีน mRNA ทำงานแตกต่างกัน แทนที่จะแนะนำเชื้อโรคหรือมีลักษณะคล้ายกัน วัคซีน mRNA จะส่งต่อคำสั่ง mRNA สำหรับสร้างแอนติเจนของเชื้อโรคตัวใดตัวหนึ่ง และเฉพาะแอนติเจนนั้นเท่านั้น แต่นั่นก็เพียงพอแล้วที่ร่างกายจะเรียนรู้ว่าควรระวังอะไรบ้าง สำหรับวัคซีนโควิด-19 โมเลกุล mRNA เหล่านั้นจะให้คำแนะนำแก่ร่างกายที่ช่วยให้ตรวจหาสัญญาณของโปรตีนขัดขวางของไวรัส

Gregory A. Poland อธิบาย “เมื่อ mRNA เข้าสู่เซลล์ของเรา มันจะสร้างสำเนาของสไปค์โปรตีนนั้นซ้ำแล้วซ้ำอีก” เขาเป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านวัคซีนที่ Mayo Clinic ในเมืองโรเชสเตอร์ รัฐมินน์ โปรตีนสไปค์ชนิดนี้พบได้เฉพาะที่ด้านนอกของไวรัสที่ทำให้เกิดโรคโควิด-19

เมื่อมีคนได้รับวัคซีน mRNA หนึ่งช็อต rRNA และ tRNA ในเซลล์ของพวกเขาจะเริ่มแปล mRNA ของวัคซีนเป็นโปรตีน – แอนติเจน ซึ่งหลอกให้ระบบภูมิคุ้มกันคิดว่าไวรัสได้ติดเชื้อในร่างกาย ด้วยวิธีนี้ วัคซีนทำให้ร่างกายพัฒนากองกำลังป้องกันที่จำเป็นในการตามล่าและฆ่าไวรัสโคโรนาตัวจริง หากและเมื่อไวรัสตัวจริงปรากฏขึ้น

DNA, RNA…และ XNA?

นักวิทยาศาสตร์สร้างโมเลกุลพันธุกรรมเทียมที่สามารถนำพาข้อมูล วิวัฒนาการ

ภายในเซลล์ร่างกายของคุณ โมเลกุลที่เรียกว่า DNA ทำหน้าที่เป็นคู่มือการใช้งาน ดีเอ็นเอบอกเซลล์ภายในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดว่าสร้างโมเลกุลใด ทุกอย่างเกี่ยวกับตัวคุณ สีผม ส่วนสูง เสียง ถูกกำหนดโดย DNA ของคุณอย่างน้อยบางส่วน

DNA และโมเลกุลคู่ของมัน RNA เป็นโมเลกุลเดียวในธรรมชาติที่ทราบว่ามีข้อมูลทางพันธุกรรม ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างโมเลกุลเทียมที่เก็บคำสั่งทางพันธุกรรมด้วย โมเลกุลใหม่เหล่านี้เรียกว่า “XNA” คล้ายกับ DNA และ RNA แต่ปรับแต่งเล็กน้อย

DNA เป็นคู่ของโซ่ยาวที่พันกันซึ่งทำจากโครงสร้างทางเคมีที่ซ้ำกัน โครงสร้างแต่ละส่วนประกอบด้วยสามส่วน: น้ำตาลที่เรียกว่าดีออกซีไรโบส โมเลกุลฟอสเฟต และโมเลกุลที่เรียกว่าเบส มีสี่เบสใน DNA: adenine, thymine, guanine และ cytosine หรือเรียกสั้น ๆ ว่า A, T, G, C ฐานเหมือนตัวอักษรในคู่มือการใช้งาน

เซลล์ “อ่าน” DNA และสร้างโมเลกุลที่เรียกว่า RNA RNA สร้างจากหน่วยการทำซ้ำที่คล้ายกัน แต่มีน้ำตาลประเภทต่างๆ ที่เรียกว่า ไรโบส ในแต่ละหน่วยการสร้าง จากนั้นเซลล์จะอ่าน RNA เพื่อสร้างโมเลกุลที่เรียกว่าโปรตีนซึ่งทำหน้าที่สำคัญในร่างกาย

XNA คล้ายกับ DNA และ RNA แต่นักวิจัยได้ทำการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ: พวกเขาไม่ได้ใช้น้ำตาลใน DNA และ RNA แต่แทนที่ด้วยโมเลกุลต่างๆ ทีมสร้าง XNA หกชนิด แต่ละชนิดมีโมเลกุลต่างกันในจุดที่ดีออกซีไรโบสหรือไรโบสจะอยู่ใน DNA และ อาร์เอ็นเอ

Gerald Joyce กล่าวกับ Science News ว่า “สิ่งที่ทำให้ DNA และ RNA เจ๋งมากก็คือพวกมันเป็นโมเลกุลทางพันธุกรรม Joyce เป็นนักชีวเคมี ผู้ที่ศึกษาเกี่ยวกับเคมีของสิ่งมีชีวิตที่สถาบันวิจัย Scripps ในลาจอลลา รัฐแคลิฟอร์เนีย “ตอนนี้เรามีโมเลกุลพันธุกรรมแปดตัวแล้ว: RNA, DNA และหกตัวนี้”

เพื่อให้ข้อมูลทางพันธุกรรมมีประโยชน์ เซลล์ต้องการวิธีการคัดลอก เมื่อเซลล์แบ่งตัว มันจะส่งต่อสำเนาข้อมูลทางพันธุกรรมไปยังเซลล์ลูกสาวแต่ละเซลล์

ในการสร้าง “เครื่องถ่ายเอกสาร” นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างโมเลกุลที่เรียกว่าเอนไซม์ที่สามารถอ่าน XNA ได้ เอนไซม์สร้างโมเลกุลของ DNA ที่มีข้อมูลเดียวกันกับ XNA กระบวนการนี้คล้ายกับการแปลเรื่องราวจากภาษาอังกฤษเป็นภาษาฝรั่งเศส คำอาจดูแตกต่างกัน แต่ข้อมูลพื้นฐานเหมือนกัน

เอนไซม์ยังสามารถ “แปล” DNA กลับเป็น XNA นักวิทยาศาสตร์จึงมีวิธีสร้างสำเนาของโมเลกุล XNA

ในที่สุด ทีมงานต้องการทราบว่า XNA สามารถวิวัฒนาการได้หรือไม่ วิวัฒนาการคือกระบวนการเปลี่ยนแปลงข้อมูลทางพันธุกรรมจากรุ่นสู่รุ่น DNA วิวัฒนาการเมื่อตัวอักษรแต่ละตัวถูกปรับแต่ง เปลี่ยนแปลงคู่มือการใช้งานเล็กน้อย

นักวิทยาศาสตร์ให้ XNA ทดสอบวิวัฒนาการอย่างง่าย พวกเขาผสม XNA กับโมเลกุลอื่นๆ และเลือก XNA ที่ดีที่สุดเพื่อยึดเกาะกับโมเลกุลเหล่านั้น จากนั้นนักวิจัยก็คัดลอก XNAs เหล่านั้นและทำซ้ำขั้นตอนการผสมกับโมเลกุลอื่น ๆ หลายครั้ง XNAs ยึดเกาะกับโมเลกุลได้ดีขึ้นเรื่อยๆ พวกเขากำลังพัฒนา

การศึกษาครั้งใหม่ชี้ว่ารูปแบบของชีวิตขึ้นอยู่กับโมเลกุลอื่นที่ไม่ใช่ DNA และ RNA อาจเป็นไปได้ “เรารู้เพียงตัวอย่างเดียวของชีวิต นั่นคือสิ่งที่อยู่บนโลกมา 4 พันล้านปี” จอยซ์บอกข่าววิทยาศาสตร์ แต่อาจมีสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงอื่นที่มีโมเลกุลพันธุกรรมประเภทต่างๆ มากกว่าที่เรามีอยู่

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ thesupcentre.com