Hvorfor hydrolyseres RNA let af sure opløsninger?

Ribonukleinsyre (RNA) hydrolyseres let af sure opløsninger på grund af tilstedeværelsen af ​​en 2'-hydroxylgruppe i dens rygrad. Denne hydroxylgruppe gør RNA-phosphodiesterbindingen mere modtagelig for spaltning af hydroniumioner (H3O+) under sure forhold. Her er en trin-for-trin forklaring af hydrolyseprocessen:

1. Protonering af 2'-hydroxylgruppen: I sure opløsninger bliver 2'-hydroxylgruppen i ribosesukkeret i RNA protoneret og danner en positivt ladet 2'-oxoniumion.

2. Nukleofilt angreb af vand: Den protonerede 2'-oxoniumion gør RNA-rygraden modtagelig for nukleofile angreb af vandmolekyler. Det enlige elektronpar på vandets oxygenatom angriber fosforatomet i fosfodiesterbindingen.

3. Danning af et cyklisk mellemprodukt: Det nukleofile angreb af vand resulterer i dannelsen af ​​et cyklisk mellemprodukt kendt som et 2ʹ,3ʹ-cyklisk fosfat. Denne cykliske struktur er relativt stabil på grund af tilstedeværelsen af ​​positiv ladning på phosphoratomet og den negative ladning på oxygenatomet.

4. Hydrolyse af det cykliske mellemprodukt: Det cykliske mellemprodukt hydrolyseres derefter af vandmolekyler, hvilket resulterer i brydning af phosphodiesterbindingen. Dette fører til frigivelse af en 3'-hydroxylgruppe på et nukleotid og en 5'-phosphatgruppe på det tilstødende nukleotid.

Den overordnede effekt af syrehydrolyse på RNA er spaltningen af ​​phosphodiester-bindingerne mellem nukleotider, hvilket fører til fragmentering af RNA-molekylet i mindre stykker. Denne proces kan accelereres under barske sure forhold, såsom høje koncentrationer af syre eller forhøjede temperaturer.

I modsætning hertil er DNA mere modstandsdygtigt over for syrehydrolyse, fordi det mangler 2'-hydroxylgruppen i sukkerrygraden. I stedet har DNA et 2'-deoxyribosesukker, som mangler hydroxylgruppen og derfor ikke gennemgår den samme syrekatalyserede hydrolyse. Denne forskel i modtagelighed for syrehydrolyse er en af ​​de faktorer, der bidrager til den større stabilitet af DNA sammenlignet med RNA i biologiske systemer.