1868年，弗里德里希·米舍爾發現了一種不同於以往任何已知的細胞核酸分子。從那時起，細胞中的核酸（DNA和RNA）在生命分子中的地位日益突出。在科學發現史上，破解DNA結構秘密為許多科學家贏得了諾貝爾獎。
然而，另一種核酸RNA，它也是一種同樣有趣和具有挑戰性的分子。它在細胞中的作用象DNA那樣不簡單，給科學家提供了一些令人興奮的研究途徑。那麼，這個分子在細胞中到底起什麼作用呢？
什麼是RNA？
在結構上，RNA是DNA的單鏈表親。與DNA一樣，它們由四種鹼基腺嘌呤（A）、尿嘧啶（而不是DNA胸腺嘧啶）、胞嘧啶（C）和鳥嘌呤（G）組成。核糖核酸中的糖分子有氧分子，而DNA分子沒有氧分子。因此，DNA和RNA分別得名脫氧核糖核酸和核糖核酸。
作為分子，RNA比DNA的剛性雙螺旋更具柔性。它可以是螺旋狀的，也可以摺疊成各種不同的形狀，比如著名的tRNA髮夾環。
從功能上講，RNA最的功能與蛋白質合成有關。
DNA所代表的指令是用來製造蛋白質的。蛋白質是生命的基石，有助於製造其他的基石，如碳水化合物或脂質結構。
把DNA看作是一本包含生命所有資訊的古書。這樣一份珍貴的檔案必須不惜一切代價加以儲存，因此不應隨便翻頁。RNAs就像是DNA古籍的影印件，不需要擔心複製的損壞，因為原件是完整的。
三巨頭
製造蛋白質的第一個關鍵RNA型別是信使RNA或mRNA。mRNA是儲存蛋白質製造藍圖的DNA的一個小複製。mRNA是透過一種叫做轉錄的過程合成的。它是DNA和製造蛋白質核糖體的機器之間的信使。
mRNA轉錄在DNA所在的細胞核中進行，然後轉移到核糖體所在的細胞質中。讀取mRNA和製造蛋白質的過程稱為轉錄，這是蛋白質合成的第二步。在細胞質中兩個主要RNA是細胞核糖體RNA（rRNA）和tRNA的下。
rRNA，顧名思義，是核糖體的一部分。核糖體由兩部分組成：一個較小的亞單位和一個較大的亞單位，每個亞單位都有自己的RNA。核糖體蛋白和rRNA一起，確保mRNA的讀取方向正確，並正確地放置在核糖體中。核糖核酸還催化氨基酸的新增，生成最終的蛋白。
tRNA可以理解mRNA的資訊。蛋白質是由20種常見的氨基酸組成的。這20種氨基酸都像一根長線一樣連線在一起，然後摺疊起來。mRNA指定了哪種氨基酸何時何地出現。根據mRNA轉錄，tRNA將正確的氨基酸帶到核糖體。每個氨基酸有多個tRNA，20個氨基酸共有61個tRNA。mRNA有關於哪個氨基酸去哪裡的資訊。適當的tRNA將讀取該資訊，然後新增正確的氨基酸。
基因，到處都是基因，而不是蛋白質
這是常見的三種RNA的功能，但是在過去的二十年裡，科學家們發現了一個潘多拉盒子，裡面有不同的RNA，它們與蛋白質合成沒有直接關係。這些RNA被廣泛稱為“非編碼RNA”（ncRNA）。
這些小RNA（sRNA）由18～30個核苷酸組成，由多種亞型組成，如microRNA（miRNA）、小干擾RNA（siRNA）和piwi蛋白家族成員相互作用RNA（piRNA，小型非編碼RNA分子）。有形態異常的RNA，如髮夾RNA和環狀RNA。細胞核、核仁、細胞質甚至細胞外都有RNA。有來自轉座子和病毒的RNAs，最後，還有三個大的參與蛋白質合成。問題是…為什麼有那麼多其他的RNA型別，它們在細胞中做什麼？
基因調控
並非所有的基因都在細胞中表達，因為細胞只在需要特定蛋白質時才表達蛋白質編碼基因。這種對基因何時、如何和多少被表達的控制稱為基因調控。
把這個過程想象成在RNA影印件上做筆記。由於它不是真正的書本身，細胞可以隨心所欲修改RNA影印檔案。人們可以註釋它，刪除某些部分，用它創作“詩歌”，或者簡單地執行這一章中的說明。我們也可以在"影印件"上寫上“不要製造這種蛋白質”，或者只是把影印件存檔以備不時之需。
這就是基因調控的本質。ncRNAs似乎在控制基因中起作用，而microRNA（miRNA）和小干擾RNA（siRNA）則透過靶向不需要表達的基因的mRNA轉錄沉默基因。然後，靶向的mRNA轉錄被破壞，大約60%的基因遭遇該命運。
ncRNA樣PIWI相互作用RNA（piRNA）和小核RNA（snRNA）透過表觀遺傳機制發揮作用。表觀遺傳學字面上的意思是“對”或“額外”的DNA。它們是幫助細胞在不改變序列的情況下，透過對DNA進行微小的外部改變來調節DNA資訊的機制。這包括在DNA中新增化學標籤或甲基，並使DNA更鬆散或更緊密。
當涉及到細胞分化時，如從幹細胞分化為面板細胞或肝細胞時，這些機制具有暗示意義。snRNA在一個人的先天免疫中起著關鍵作用，許多其他RNA型別可能是潛在的藥物靶點。
所有RNA都有用嗎？
然而，閃光的並不都是金子。ncRNA代表了遺傳學和表觀遺傳學研究的一個熱門分支，但它有一個基本的問題隱約浮現在它的頭上：所有的ncRNA都是功能性的嗎？對於上面列出的ncRNA，科學家們已經描繪出它們是如何工作的，足以肯定地說它們是細胞的重要元素。
對於許多仍在被發現的新ncRNA來說，這個功能似乎有點可疑。許多科學家質疑是否因為存在而假設函式是龐然大物。這些RNA中的一些可能只是作為另一個過程的副產物存在。
這是一個令人興奮的生物學領域。表觀遺傳學和RNAs的世界有潛力為我們提供新的疾病治療方法，更好地闡明有多少疾病起作用。當我們進一步瞭解基因組的功能和機制時，我們將更好地理解為什麼細胞有如此多的RNA型別，以及每種RNA在細胞中的作用！
1868年，弗里德里希·米舍爾發現了一種不同於以往任何已知的細胞核酸分子。從那時起，細胞中的核酸（DNA和RNA）在生命分子中的地位日益突出。在科學發現史上，破解DNA結構秘密為許多科學家贏得了諾貝爾獎。
然而，另一種核酸RNA，它也是一種同樣有趣和具有挑戰性的分子。它在細胞中的作用象DNA那樣不簡單，給科學家提供了一些令人興奮的研究途徑。那麼，這個分子在細胞中到底起什麼作用呢？
什麼是RNA？
在結構上，RNA是DNA的單鏈表親。與DNA一樣，它們由四種鹼基腺嘌呤（A）、尿嘧啶（而不是DNA胸腺嘧啶）、胞嘧啶（C）和鳥嘌呤（G）組成。核糖核酸中的糖分子有氧分子，而DNA分子沒有氧分子。因此，DNA和RNA分別得名脫氧核糖核酸和核糖核酸。
作為分子，RNA比DNA的剛性雙螺旋更具柔性。它可以是螺旋狀的，也可以摺疊成各種不同的形狀，比如著名的tRNA髮夾環。
圖注：這是RNA的結構之一。它由四個含氮鹼基組成，類似於DNA。從功能上講，RNA最的功能與蛋白質合成有關。
DNA所代表的指令是用來製造蛋白質的。蛋白質是生命的基石，有助於製造其他的基石，如碳水化合物或脂質結構。
把DNA看作是一本包含生命所有資訊的古書。這樣一份珍貴的檔案必須不惜一切代價加以儲存，因此不應隨便翻頁。RNAs就像是DNA古籍的影印件，不需要擔心複製的損壞，因為原件是完整的。
三巨頭
製造蛋白質的第一個關鍵RNA型別是信使RNA或mRNA。mRNA是儲存蛋白質製造藍圖的DNA的一個小複製。mRNA是透過一種叫做轉錄的過程合成的。它是DNA和製造蛋白質核糖體的機器之間的信使。
mRNA轉錄在DNA所在的細胞核中進行，然後轉移到核糖體所在的細胞質中。讀取mRNA和製造蛋白質的過程稱為轉錄，這是蛋白質合成的第二步。在細胞質中兩個主要RNA是細胞核糖體RNA（rRNA）和tRNA的下。
rRNA，顧名思義，是核糖體的一部分。核糖體由兩部分組成：一個較小的亞單位和一個較大的亞單位，每個亞單位都有自己的RNA。核糖體蛋白和rRNA一起，確保mRNA的讀取方向正確，並正確地放置在核糖體中。核糖核酸還催化氨基酸的新增，生成最終的蛋白。
圖注：參與蛋白質合成的三大RNA：信使RNA（mRNA）、轉移RNA（tRNA）和核糖體RNA（rRNA）。在這幅圖中，rRNA是rRNA所在的核糖體，與核糖體的各種蛋白質結合。tRNA可以理解mRNA的資訊。蛋白質是由20種常見的氨基酸組成的。這20種氨基酸都像一根長線一樣連線在一起，然後摺疊起來。mRNA指定了哪種氨基酸何時何地出現。根據mRNA轉錄，tRNA將正確的氨基酸帶到核糖體。每個氨基酸有多個tRNA，20個氨基酸共有61個tRNA。mRNA有關於哪個氨基酸去哪裡的資訊。適當的tRNA將讀取該資訊，然後新增正確的氨基酸。
基因，到處都是基因，而不是蛋白質
這是常見的三種RNA的功能，但是在過去的二十年裡，科學家們發現了一個潘多拉盒子，裡面有不同的RNA，它們與蛋白質合成沒有直接關係。這些RNA被廣泛稱為“非編碼RNA”（ncRNA）。
這些小RNA（sRNA）由18～30個核苷酸組成，由多種亞型組成，如microRNA（miRNA）、小干擾RNA（siRNA）和piwi蛋白家族成員相互作用RNA（piRNA，小型非編碼RNA分子）。有形態異常的RNA，如髮夾RNA和環狀RNA。細胞核、核仁、細胞質甚至細胞外都有RNA。有來自轉座子和病毒的RNAs，最後，還有三個大的參與蛋白質合成。問題是…為什麼有那麼多其他的RNA型別，它們在細胞中做什麼？
圖注：轉錄過程，核糖體利用mRNA轉錄物製造蛋白質。基因調控
並非所有的基因都在細胞中表達，因為細胞只在需要特定蛋白質時才表達蛋白質編碼基因。這種對基因何時、如何和多少被表達的控制稱為基因調控。
把這個過程想象成在RNA影印件上做筆記。由於它不是真正的書本身，細胞可以隨心所欲修改RNA影印檔案。人們可以註釋它，刪除某些部分，用它創作“詩歌”，或者簡單地執行這一章中的說明。我們也可以在"影印件"上寫上“不要製造這種蛋白質”，或者只是把影印件存檔以備不時之需。
圖注：RNA結構這就是基因調控的本質。ncRNAs似乎在控制基因中起作用，而microRNA（miRNA）和小干擾RNA（siRNA）則透過靶向不需要表達的基因的mRNA轉錄沉默基因。然後，靶向的mRNA轉錄被破壞，大約60%的基因遭遇該命運。
ncRNA樣PIWI相互作用RNA（piRNA）和小核RNA（snRNA）透過表觀遺傳機制發揮作用。表觀遺傳學字面上的意思是“對”或“額外”的DNA。它們是幫助細胞在不改變序列的情況下，透過對DNA進行微小的外部改變來調節DNA資訊的機制。這包括在DNA中新增化學標籤或甲基，並使DNA更鬆散或更緊密。
當涉及到細胞分化時，如從幹細胞分化為面板細胞或肝細胞時，這些機制具有暗示意義。snRNA在一個人的先天免疫中起著關鍵作用，許多其他RNA型別可能是潛在的藥物靶點。
圖注：詳細觀察microRNAs，一種ncRNA，在細胞中是如何工作的。所有RNA都有用嗎？
然而，閃光的並不都是金子。ncRNA代表了遺傳學和表觀遺傳學研究的一個熱門分支，但它有一個基本的問題隱約浮現在它的頭上：所有的ncRNA都是功能性的嗎？對於上面列出的ncRNA，科學家們已經描繪出它們是如何工作的，足以肯定地說它們是細胞的重要元素。
對於許多仍在被發現的新ncRNA來說，這個功能似乎有點可疑。許多科學家質疑是否因為存在而假設函式是龐然大物。這些RNA中的一些可能只是作為另一個過程的副產物存在。
這是一個令人興奮的生物學領域。表觀遺傳學和RNAs的世界有潛力為我們提供新的疾病治療方法，更好地闡明有多少疾病起作用。當我們進一步瞭解基因組的功能和機制時，我們將更好地理解為什麼細胞有如此多的RNA型別，以及每種RNA在細胞中的作用！