Kennisbank

Ribonucleotide

Bijgewerkt: 2 september 2026 · 6 min leestijd

Een ribonucleotide is een van de kleine chemische bouwstenen waarmee de cel het molecuul RNA opbouwt. Zie het als een kraal aan een ketting: rijg je duizenden van die kralen achter elkaar, dan ontstaat een lange streng RNA (ribonucleïnezuur), een van de belangrijkste werkmoleculen in elke levende cel. Elke ribonucleotide bestaat zelf weer uit drie kleinere onderdelen die samen als één bouwsteentje functioneren.

RNA is de minder bekende broer van DNA. Waar DNA in de celkern ligt opgeslagen als een soort permanent archief van erfelijke informatie, is RNA de kopie die de cel maakt om daadwerkelijk iets met die informatie te doen: eiwitten aanmaken, processen aansturen, of — zoals steeds duidelijker wordt — zelf als gereedschap dienen. Ribonucleotiden zijn dus niet alleen bouwstenen van een archiefkopie, maar van een molecuul dat in de biotechnologie van de afgelopen jaren een hoofdrol is gaan spelen, van coronavaccins tot gentherapie.

Wat is het precies?

Een ribonucleotide bestaat uit drie delen. Ten eerste een suikermolecuul genaamd ribose, een ring van vijf koolstofatomen. Ten tweede een fosfaatgroep, die als een soort chemische connector dient. Ten derde een stikstofbase: een van vier mogelijke moleculen die worden aangeduid met de letters A (adenine), U (uracil), G (guanine) of C (cytosine). Deze letters zijn het "alfabet" waarin genetische informatie wordt geschreven.

Het verschil met een deoxyribonucleotide, de bouwsteen van DNA, zit in dat suikermolecuul. Deoxyribose mist één zuurstofatoom ten opzichte van ribose — vandaar de naam "deoxy", oftewel "zonder die ene zuurstof". Dat kleine verschil heeft grote gevolgen: het maakt DNA chemisch stabieler dan RNA, wat verklaart waarom DNA geschikt is als langdurig opslagmedium en RNA meer een wegwerpkopie is die de cel na gebruik weer afbreekt. Ook gebruikt DNA de base thymine (T) in plaats van uracil (U).

Ribonucleotiden worden aan elkaar geregen door een enzym dat een fosfaatgroep van de ene bouwsteen verbindt met de suiker van de volgende. Zo ontstaat een lange, enkelstrengige keten: RNA. Afhankelijk van de volgorde van de vier basen en de functie die het molecuul krijgt, onderscheiden biologen verschillende soorten RNA. Boodschapper-RNA (mRNA) kopieert de instructies uit het DNA en brengt ze naar de eiwitfabriekjes van de cel. Transport-RNA (tRNA) sleept de juiste bouwstenen aan om een eiwit mee te bouwen. Ribosomaal RNA (rRNA) vormt een structureel onderdeel van die eiwitfabriekjes zelf. Daarnaast bestaan er kleinere, regulerende RNA-moleculen zoals siRNA (silencing RNA, dat de aanmaak van bepaalde eiwitten kan afremmen) en guide-RNA, dat wordt gebruikt om gen-bewerkingsgereedschap zoals CRISPR naar de juiste plek in het DNA te loodsen.

Wat wil men ermee bereiken?

Het onderzoek naar ribonucleotiden en RNA is om meerdere redenen relevant. Allereerst medisch: RNA-technologie belooft snellere en flexibelere geneesmiddelen. Een mRNA-vaccin bijvoorbeeld hoeft niet, zoals klassieke vaccins, een verzwakt virus te bevatten — het bevat alleen de genetische "bouwtekening" voor een stukje van dat virus, waarna het eigen lichaam die tekening aflevert bij de eigen cellen om zelf het herkenningseiwit te maken. Zo'n bouwtekening is relatief snel aan te passen aan een nieuwe virusvariant.

Daarnaast wil men RNA inzetten om ziektes op genetisch niveau aan te pakken via zogeheten gene silencing: met siRNA of vergelijkbare moleculen kan de aanmaak van een schadelijk eiwit worden afgeremd, zonder dat het onderliggende DNA wordt veranderd. Ook CRISPR-gentechnieken, waarmee DNA gericht kan worden geknipt en aangepast, leunen zwaar op RNA: het guide-RNA bepaalt waar het knipenzym precies moet aangrijpen.

Een heel ander motief is fundamenteel-wetenschappelijk: de zogeheten RNA-wereldhypothese stelt dat het leven op aarde mogelijk begon met zelfvermenigvuldigende RNA-moleculen, lang voordat DNA en eiwitten bestonden. Om die hypothese te toetsen, proberen scheikundigen te achterhalen of — en hoe — ribonucleotiden spontaan konden ontstaan uit eenvoudige chemische stoffen op de vroege aarde. Tot slot speelt het vakgebied van de synthetische biologie hier ook: onderzoekers bouwen kunstmatige genetische systemen, deels met RNA, om nieuwe biologische functies te ontwerpen.

Voorbeelden uit de praktijk

mRNA-coronavaccins van BioNTech/Pfizer en Moderna (eind 2020). Bij de uitbraak van covid-19 kregen deze twee mRNA-vaccins als eerste noodtoelating. Beide bestaan grotendeels uit een lange keten synthetische ribonucleotiden die coderen voor het spike-eiwit van het coronavirus, verpakt in een vetbolletje (lipide-nanodeeltje) om de mRNA-streng de cel binnen te smokkelen.

Patisiran (merknaam Onpattro) van Alnylam Pharmaceuticals (goedgekeurd in 2018). Dit was het eerste siRNA-medicijn dat een goedkeuring van de Amerikaanse geneesmiddelenautoriteit FDA kreeg, bedoeld voor een zeldzame erfelijke aandoening (hereditaire transthyretine-amyloidose) waarbij het RNA-medicijn de aanmaak van een schadelijk eiwit in de lever afremt.

Onderzoek naar het prebiotisch ontstaan van ribonucleotiden door John Sutherland en collega's (Nature, 2009). Deze scheikundigen, destijds verbonden aan de universiteit van Manchester en later aan het MRC Laboratory of Molecular Biology in Cambridge, lieten voor het eerst zien dat bepaalde ribonucleotiden onder chemisch plausibele, vroege-aardecondities spontaan kunnen ontstaan — een belangrijke stap in het onderzoek naar de RNA-wereldhypothese.

CRISPR-Cas9 met guide-RNA (vanaf 2012). Het werk van onder anderen Jennifer Doudna en Emmanuelle Charpentier liet zien hoe een kort stukje guide-RNA het Cas9-knipenzym naar een specifieke plek in het DNA kan sturen. Deze ontdekking, waarvoor beide onderzoekers in 2020 de Nobelprijs voor Scheikunde kregen, vormt de basis van de meeste huidige gen-editingtechnieken.

Hoe ver is de techniek?

Het chemisch synthetiseren van ribonucleotiden en korte RNA-strengen is inmiddels routinematig en wordt op grote schaal gedaan voor onderzoek en diagnostiek. De mRNA-vaccinplatform heeft tijdens de coronapandemie bewezen dat het snel opgeschaald kan worden, en wordt nu ook onderzocht voor onder meer griep, RSV en experimentele kankervaccins — al zijn die toepassingen nog niet op dezelfde schaal goedgekeurd of bewezen.

RNA-medicijnen zoals siRNA- en zogeheten antisense-oligonucleotidetherapieën breiden gestaag uit, maar kennen nog duidelijke beperkingen. Ze zijn vaak duur, en het afleveren van het RNA-molecuul op precies de juiste plek in het lichaam blijft lastig: de meeste huidige toepassingen bereiken vooral de lever, omdat de gebruikte vetbolletjes zich daar van nature ophopen. Andere organen bereiken is technisch nog een stuk moeilijker.

Een fundamenteel obstakel is de chemische instabiliteit van RNA zelf: het wordt snel afgebroken door enzymen die in vrijwel elke cel en zelfs op onze huid voorkomen, de zogeheten RNases. Dat is precies waarom mRNA-vaccins bij zeer lage temperaturen bewaard moesten worden. Op het fundamentele vlak — het onderzoek naar hoe ribonucleotiden spontaan op de vroege aarde konden ontstaan — is nog geen doorbraak die het complete ontstaan van RNA-leven verklaart; het blijft een actief maar onopgelost onderzoeksveld, waarbij laboratoriumcondities altijd een benadering blijven van de werkelijke, onbekende omstandigheden op de vroege aarde.

Wie werken eraan?

Op het medisch-commerciële vlak zijn Moderna en BioNTech (dat samenwerkt met Pfizer) de bekendste namen op het gebied van mRNA-technologie. Op het gebied van siRNA- en antisense-RNA-medicijnen zijn Alnylam Pharmaceuticals en Ionis Pharmaceuticals toonaangevende bedrijven.

Op academisch vlak doet onder meer het MRC Laboratory of Molecular Biology in Cambridge (VK) fundamenteel onderzoek naar de chemie van RNA en het ontstaan van leven. Verschillende universitaire onderzoeksgroepen wereldwijd, waaronder die van Jack Szostak aan Harvard University, bestuderen de RNA-wereldhypothese en hoe eenvoudige chemische systemen de stap naar zelfvermenigvuldigend leven gemaakt zouden kunnen hebben.

Landen die zwaar investeren in mRNA- en RNA-technologie zijn onder meer de Verenigde Staten (met een groot deel van de biotech-industrie) en Duitsland (waar BioNTech is gevestigd en waar de overheid tijdens de pandemie fors in mRNA-onderzoek investeerde). Ook het Verenigd Koninkrijk heeft, mede dankzij instituten als het MRC LMB, een sterke academische traditie op dit gebied.

Verder lezen