Dogma qendrore e biologjisë molekulare sugjeron që ADN-ja përmban informacionin për të koduar për të gjitha proteinat tona, dhe tre lloje të ndryshme të ARN-së e përkthejnë këtë kod në polipeptide në mënyrë pasive. Në veçanti, ARN-ja e dërguar (mRNA) mbart planin e proteinës nga ADN-ja e qelizës në ribozomet e saj, të cilat janë "makinat" që kontrollojnë sintezën e proteinave. ARN (tRNA) më pas transferon aminoacidet e duhura në ribozom për t'u përfshirë në një proteinë të re. Ndërkohë, vetë ribozomet përbëhen kryesisht nga molekula të ARN ribozomale (rARN).
Megjithatë, në gjysmë shekulli që kur struktura e ADN-së u zhvillua për herë të parë, shkencëtarët kanë mësuar se ARN-ja luan një rol shumë më të madh sesa thjesht pjesëmarrja në sintezën e proteinave. Për shembull, shumë lloje të ARN-së janë gjetur të jenë katalitike, që do të thotë se ato kryejnë reaksione biokimike në të njëjtën mënyrë si enzimat. Për më tepër, shumë lloje të tjera të ARN-së janë gjetur se luajnë role komplekse rregullatore nëqelizat.
Kështu, molekulat e ARN-së luajnë role të shumta si në proceset normale qelizore ashtu edhe në gjendjet e sëmundjes. Zakonisht ato molekula të ARN-së që nuk marrin formën e mARN quhen jo-koduese sepse nuk kodojnë për proteinat. Pjesëmarrja e mARN-ve jo-koduese në shumë procese rregullatore. Prevalenca e tyre dhe shumëllojshmëria e funksioneve çuan në hipotezën se "bota ARN" mund t'i paraprijë evolucionit të funksioneve të ADN-së dhe ARN-së në qelizë, pjesëmarrjen në biosintezën e proteinave.
ARN jo-koduese në eukariotët
Ka disa lloje të ARN-së jo-koduese në eukariotët. Më së shumti, ato transferojnë ARN (tRNA) dhe ARN ribozomale (rRNA). Siç u përmend më herët, si tRNA ashtu edhe rRNA luajnë një rol të rëndësishëm në përkthimin e mRNA në proteina. Për shembull, Francis Crick sugjeroi ekzistencën e molekulave të ARN-së përshtatëse që mund të lidheshin me kodin nukleotid të mRNA, duke lehtësuar kështu transferimin e aminoacideve në zinxhirët polipeptidikë në rritje.
Puna e Hoagland et al. (1958) vërtet konfirmoi se një pjesë e caktuar e ARN-së qelizore ishte e lidhur në mënyrë kovalente me aminoacidet. Më vonë, fakti që rARN doli të ishte një komponent strukturor i ribozomeve sugjeroi që, ashtu si tARN, rARN gjithashtu nuk kodon.
Përveç rARN dhe tARN, ka një sërë ARN-sh të tjera jokoduese në qelizat eukariote. Këto molekula ndihmojnë në shumë nga funksionet e rëndësishme të ruajtjes së energjisë të ARN-së në qelizë, të cilat janë ende të numëruara dhe të përcaktuara. Këto ARN shpesh quhen ARN të vogla rregullatore (sARN).në eukariotët, ato janë klasifikuar më tej në një numër nënkategori. Së bashku, ARN-të rregullatore ushtrojnë efektet e tyre nëpërmjet një kombinimi të çiftimit të bazave plotësuese, kompleksimit me proteinat dhe aktivitetit të tyre enzimatik.
ARN e vogël bërthamore
Një nënkategori e rëndësishme e ARN-ve të vogla rregullatore përbëhet nga molekula të njohura si ARN të vogla bërthamore (snARN). Këto molekula luajnë një rol të rëndësishëm në rregullimin e gjeneve përmes bashkimit të ARN-së. SnARN-të gjenden në bërthamë dhe zakonisht lidhen ngushtë me proteinat në komplekset e quajtura snRNP (ribonukleoproteina të vogla bërthamore, ndonjëherë të referuara si "snurps"). Më të zakonshmet nga këto molekula janë grimcat U1, U2, U5 dhe U4/U6, të cilat përfshihen në bashkimin para-mARN për të formuar mARN të pjekur.
MicroRNA
Një temë tjetër me interes të madh për studiuesit janë mikroARN-të (miRNA), të cilat janë ARN të vogla rregullatore me gjatësi afërsisht 22 deri në 26 nukleotide. Ekzistenca e miRNA-ve dhe funksionet e tyre kontraktuese ARN-të në qelizë në rregullimin e gjeneve u zbuluan fillimisht në nematodin C. elegans (Lee et al., 1993; Wightman et al., 1993). Që nga zbulimi i miRNA-ve, ato janë identifikuar në shumë specie të tjera, duke përfshirë mizat, minjtë dhe njerëzit. Deri më tani, janë identifikuar disa qindra miRNA. Mund të ketë shumë të tjera (He & Hannon, 2004).
MiRNA-të janë treguar të pengojnë shprehjen e gjeneve duke shtypur përkthimin. Për shembull, miRNA të koduara nga C. elegans, lin-4 dhe let-7,lidhen me rajonin 3'-të papërkthyer të objektivave të tyre të mRNA, duke parandaluar formimin e proteinave funksionale në faza të caktuara të zhvillimit të larvave. Deri më tani, shumica e miARN-ve të studiuara duket se kontrollojnë shprehjen e gjeneve duke u lidhur me mRNA-të e synuara nëpërmjet çiftimit të papërsosur të bazës dhe frenimit pasues të përkthimit, megjithëse janë vërejtur disa përjashtime.
Kërkimet shtesë tregojnë se miRNA-të gjithashtu luajnë një rol të rëndësishëm në kancer dhe sëmundje të tjera. Për shembull, specia miR-155 pasurohet me qeliza B që rrjedhin nga limfoma e Burkitt, dhe sekuenca e saj gjithashtu lidhet me një zhvendosje të njohur kromozomike (shkëmbimi i ADN-së midis kromozomeve).
ARN e vogël ndërhyrëse
ARN e vogël ndërhyrëse (siRNA) është një tjetër klasë e ARN-së. Megjithëse këto molekula janë vetëm 21 deri në 25 çifte bazash të gjata, ato gjithashtu punojnë për të heshtur shprehjen e gjeneve. Në veçanti, një varg i një molekule siARN me dy fije mund të përfshihet në një kompleks të quajtur RISC. Ky kompleks që përmban ARN më pas mund të pengojë transkriptimin e një molekule mRNA që ka një sekuencë plotësuese të komponentit të saj ARN.
MiRNA-të u identifikuan fillimisht nga përfshirja e tyre në ndërhyrjen e ARN-së (ARNi). Ato mund të kenë evoluar si një mekanizëm mbrojtës kundër viruseve të ARN-së me dy fije. SiRNA-të rrjedhin nga transkriptet më të gjata në një proces të ngjashëm me atë me të cilin ndodhin miRNA-të dhe përpunimi i të dy llojeve të ARN-së përfshin të njëjtën enzimëDicer. Dy klasat duket se ndryshojnë në mekanizmat e tyre të shtypjes, por janë gjetur përjashtime në të cilat siRNA-të shfaqin sjellje më tipike për miRNA-të dhe anasjelltas (He & Hannon, 2004).
ARN e vogël nukleolare
Brenda bërthamës eukariotike, bërthama është struktura në të cilën ndodh përpunimi i rRNA dhe montimi i ribozomit. Molekulat e quajtura ARN të vogla nukleolare (snoARN) janë izoluar nga ekstraktet nukleolare për shkak të bollëkut të tyre në këtë strukturë. Këto molekula funksionojnë për të përpunuar molekulat e rRNA, gjë që shpesh rezulton në metilim dhe pseuduridilim të nukleozideve specifike. Modifikimet ndërmjetësohen nga njëra prej dy klasave të snoARN-ve: familjet C/D-box ose H/ACA-box, të cilat zakonisht përfshijnë shtimin e grupeve metil ose izomerizimin e uradinës në molekulat e papjekura rARN, respektivisht.
ARN jo-koduese në prokariote
Megjithatë, eukariotët nuk e kanë shtyrë tregun në ARN jo-koduese me funksione specifike rregullatore të energjisë të ARN-ve në qelizë. Bakteret posedojnë gjithashtu një klasë të ARN-ve të vogla rregullatore. RARN-të bakteriale përfshihen në procese që variojnë nga virulenca në kalimin nga rritja në fazën stacionare që ndodh kur një bakter përballet me një situatë të mungesës së lëndëve ushqyese.
Një shembull i rRNA bakteriale është ARN 6S që gjendet në Escherichia coli. Kjo molekulë është karakterizuar mirë, me sekuencën e saj fillestare që ka ndodhur në vitin 1980. ARN 6Sështë i ruajtur në shumë lloje bakteriale, duke treguar një rol të rëndësishëm në rregullimin e gjeneve.
Është treguar se ARN ndikon në aktivitetin e ARN polimerazës (RNAP), molekulës që transkripton ARN-në e dërguar nga ADN-ja. ARN 6S e pengon këtë aktivitet duke u lidhur me një nënnjësi polimeraze që stimulon transkriptimin gjatë rritjes. Nëpërmjet këtij mekanizmi, ARN 6S pengon shprehjen e gjeneve që stimulojnë rritjen aktive dhe i ndihmon qelizat të hyjnë në fazën stacionare (Jabri, 2005).
Riboswitches
Rregullimi i gjeneve - si në prokariotët ashtu edhe në eukariotët - ndikohet nga elementët rregullues të ARN-së të quajtur ribosçues (ose ndërprerës të ARN-së). Riboçelsat janë sensorë të ARN-së që zbulojnë dhe reagojnë ndaj sinjaleve mjedisore ose metabolike dhe kështu ndikojnë në shprehjen e gjeneve.
Një shembull i thjeshtë i këtij grupi është sensori i temperaturës ARN që gjendet në gjenet e virulencës së patogjenit bakterial Listeria monocytogenes. Kur ky bakter hyn në bujtës, temperatura e ngritur brenda trupit të bujtësit shkrin strukturën dytësore të segmentit në rajonin 5' të papërkthyer të mRNA të prodhuar nga gjeni bakterial prfA. Si rezultat, ndryshimet ndodhin në strukturën dytësore.
Ribosçelsat shtesë janë treguar se reagojnë ndaj goditjeve të nxehtësisë dhe të ftohtit në një sërë organizmash dhe gjithashtu rregullojnë sintezën e metabolitëve si sheqernat dhe aminoacidet. Edhe pse ribosçelsat duket se janë më të zakonshëm te prokariotët, shumë janë gjetur edhe në qelizat eukariote.
