MRNA är en viktig budbärare som bär instruktionerna för liv från DNA till resten av cellen. ktsimage / iStock via Getty Images Plus 

En överraskande stjärna i koronaviruspandeminsvaret har varit molekylen som kallas mRNA. Det är viktig ingrediens i Pfizer och Moderna Covid19 vacciner. Men mRNA i sig är inte en ny uppfinning från laboratoriet. Det utvecklades för miljarder år sedan och finns naturligt i varje cell i din kropp. Forskare tror RNA har sitt ursprung i de tidigaste livsformerna, redan innan DNA existerade.

Här är en kraschkurs i precis vad mRNA är och det viktiga jobbet det gör.

Möt den genetiska mellanhanden

Du känner antagligen till DNA. Det är molekylen som innehåller alla dina gener stavade i en kod med fyra bokstäver - A, C, G och T.

Messenger RNA bär genetisk information från DNA i den mycket skyddade kärnan ut till resten av cellen, där strukturer som kallas ribosomer kan bygga proteiner enligt DNA-ritningen. ttsz / iStock via Getty Images Plus

DNA finns i cellerna i varje levande sak. Den är skyddad i en del av cellen som kallas kärnan. Generna är detaljerna i DNA-ritningen för alla fysiska egenskaper som gör dig unik för dig.

Men informationen från dina gener måste komma från DNA i kärnan ut till huvuddelen av cellen - cytoplasman - där proteiner samlas. Celler förlitar sig på proteiner att genomföra de många processer som är nödvändiga för att kroppen ska fungera. Det är där budbärar-RNA, eller kort sagt mRNA, kommer in.

Sektioner av DNA-koden transkriberas till förkortade meddelanden som är instruktioner för att göra proteiner. Dessa meddelanden - mRNA - transporteras ut till cellens huvuddel. När mRNA har anlänt, celler kan producera vissa proteiner från dessa instruktioner.

Den dubbelsträngade DNA-sekvensen transkriberas till en mRNA-kod så att instruktionerna kan översättas till proteiner. Alkov / iStock via Getty Images Plus

RNA-strukturen liknar DNA men har några viktiga skillnader. RNA är en enda sträng av kodbokstäver (nukleotider), medan DNA är dubbelsträngat. RNA-koden innehåller en U istället för en T - uracil istället för tymin. Både RNA- och DNA-strukturer har en ryggrad gjord av socker- och fosfatmolekyler, men RNAs socker är ribos och DNA är deoxiribos. DNA: s socker innehåller en mindre syreatom och denna skillnad återspeglas i deras namn: DNA är smeknamnet för deoxiribonukleinsyra, RNA är ribonukleinsyra.

Identiska kopior av DNA finns i varje enskild cell i en organism, från en lungcell till en muskelcell till en neuron. RNA produceras efter behov som svar på den dynamiska cellulära miljön och kroppens omedelbara behov. Det är mRNA: s jobb att hjälpa till att avfyra cellmaskineriet för att bygga de proteiner, som kodas av DNA, som är lämpliga för den tiden och platsen.

Du har nu möjlighet process som omvandlar DNA till mRNA till protein är grunden för hur cellen fungerar.

Programmerad för självförstörelse

Som mellanhand är messagen en viktig säkerhetsmekanism i cellen. Det hindrar inkräktare från att kapa det cellulära maskineriet för att producera främmande proteiner, eftersom något RNA utanför cellen omedelbart är inriktat på destruktion av enzymer som kallas RNaser. När dessa enzymer känner igen strukturen och U i RNA-koden raderar de meddelandet och skyddar cellen från falska instruktioner.

MRNA ger också cellen ett sätt att kontrollera hastigheten för proteinproduktionen - genom att sätta ritningarna "på" eller "av" efter behov. Ingen cell vill producera alla proteiner som beskrivs i hela ditt genom på en gång.

Messenger RNA-instruktioner är anpassade till självförstörande, som ett försvinnande text- eller snapchat-meddelande. Strukturella egenskaper hos mRNA - U i koden, dess enkelsträngade form, ribossocker och dess specifika sekvens - säkerställer att mRNA har en kort halveringstid. Dessa funktioner kombineras för att möjliggöra att "läsa" meddelandet, översättas till proteiner och sedan förstöras snabbt - inom några minuter för vissa proteiner som behöver kontrolleras tätt, eller upp till några timmar för andra.

När instruktionerna försvinner stannar proteinproduktionen tills proteinfabrikerna får ett nytt meddelande.

Använda mRNA för vaccination

Alla mRNA-egenskaper gjorde det stort intresse för vaccinutvecklare. Målet med ett vaccin är att få ditt immunsystem att reagera på en ofarlig version eller en del av en bakterie, så när du stöter på den riktiga saken är du redo att bekämpa den. Forskare hittade ett sätt att introducera och skydda ett mRNA-meddelande med koden för en del av spikproteinet på SARS-CoV-2-virusets yta.

Messenger RNA-vacciner får mottagarens kropp att producera ett viralt protein som sedan stimulerar det önskade immunsvaret. Trinset / iStock via Getty Images Plus

Du har nu möjlighet vaccin ger precis tillräckligt med mRNA att göra precis tillräckligt med spikproteinet för att en persons immunsystem ska generera antikroppar som skyddar dem om de senare utsätts för viruset. MRNA i vaccinet är snart förstört av cellen - precis som alla andra mRNA skulle vara. MRNA kan inte komma in i cellkärnan och det kan inte påverka en persons DNA.

Även om detta är nya vacciner, underliggande teknik utvecklades ursprungligen för många år sedan och förbättrades stegvis över tiden. Som ett resultat har vaccinerna varit det väl testad för säkerhet. Framgången med dessa mRNA-vacciner mot COVID-19, när det gäller säkerhet och effektivitet, förutspår en ljus framtid för nya vaccinterapier som snabbt kan skräddarsys för nya, nya hot.

Tidiga kliniska prövningar med mRNA-vacciner har redan genomförts för influensa, Zika, rabies och cytomegalovirus. Visst, kreativa forskare överväger och utvecklar redan behandlingar för andra sjukdomar eller störningar som kan dra nytta av ett tillvägagångssätt som liknar det som används för vacciner mot COVID-19.

Om författaren

Penny Riggs, Docent i funktionell genomik och biträdande vice president för forskning, Texas A & M University

books_health

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.