Există trei macromolecule esențiale în toate speciile de viață. Acidul ribonucleic (ARN) este unul dintre aceste trei, iar ARN-ul are capacitatea uimitoare ca o moleculă monocatenară de a lua forme tridimensionale prin intermediul legăturilor multiple de hidrogen care formează schelele sale structurale secundare. Celelalte două macromolecule esențiale sunt acidul dezoxiribonucleic (ADN) și proteinele; dintre acestea două, ARN-ul are multe asemănări cu proteinele în funcție și asemănări cu ADN-ul în structura chimică. Există și ARN dublu catenar, dar sunt rare. ARN monocatenar catalizează reacțiile biologice, este un receptor și transmițător pentru semnale celulare și ajută la controlul expresiilor genelor.
Din 2011, ARN monocatenar a făcut obiectul a șapte premii Nobel. Multe cercetări între premii au făcut descoperiri ale îndatoririlor ARN, ducând la progrese semnificative în științe biologice și medicale. ARN monocatenar a fost găsit în 1868, dar a fost caracterizat greșit și abia în 1959 a primit accentul unui Nobel, când Ochoa și Kornberg au primit Premiul Nobel pentru Medicină după ce au sintetizat ARN într-un laborator prin utilizarea unei enzime – din nou. caracterizat greșit; nu a fost o adevărată sinteză ci o procedură de degradare. În anii 1960 și 1970, au mai fost acordate două premii pentru descoperirile conform cărora ARN-ul monocatenar nu numai că ar putea transporta informații genetice, dar funcționează și ca catalizator al reacțiilor biologice și pentru descoperirea că retrovirusurile ar putea, prin intermediul enzimelor, să reproducă ARN-ul în ADN, făcând acest tip de replicare o stradă cu două sensuri. În anii 1980 până în 2006, încă patru premii au fost acordate pentru descoperiri în splicing ARN, mai multe funcții catalizatoare, funcții microARN și transcripție ARN.
ARN monocatenar este esențial în sinteza proteinelor; când proteinele se formează în ribozomi, ARN-ul mesager (ARNm) este cel care dirijează ansamblul și împreună cu ARN-ul de transfer (ARNt) furnizează aminoacizii însoțitori pentru a se lega și a forma proteinele. Fabricile ribozomale de proteine primesc informații genetice de la ARNm, iar cele 80 de nucleotide ale ARNt sunt esențiale în traducerea aminoacizilor în proteinele nou formate. Cu utilizarea ADN-ului ca șablon, o enzimă cunoscută sub numele de ARN polimerază transcrie ARN-ul pentru noi catene de ARN monocatenar. Aceeași enzimă folosește șabloane de ARN atunci când virușii ARN, cum ar fi poliovirusul, încearcă să-și reproducă materialul viral. Există o metodă de măsurare și screening pentru funcția ARN monocatenar importantă în înțelegerea legăturii dintre ARN și proteine. Maparea interferenței analogice a nucleotidelor (NAIM) descoperă identitatea anumitor molecule de ARN care se leagă la proteine mai puțin bine decât legăturile ARN-ului de tip sălbatic, pentru a înțelege mai bine comportamentul de legare de mediere cu proteine.
Deoarece ARN-ul poartă informații genetice, virușii ARN conțin replici ale ARN-ului în genomul lor, precum și o varietate de proteine codificate de acel genom. Unele proteine protejează acest genom viral, deoarece se transpune într-o nouă celulă gazdă. Acești virusuri cu replicări de ARN rezident, la rândul lor, transcriu ADN-ul invers și formează un nou ARN monocatenar care răspândește mai departe virușii. Există patru grupuri de viruși ARN care răspândesc rujeola, oreionul, rabia, gripa, febra galbenă și encefalita ecvină printre o serie de alte boli și fiecare grup are propria metodă de replicare a genomului virusului.
Se știe că rinovirusurile, inclusiv răceala obișnuită, sunt ARN monocatenar care se reproduc în citoplasma unei celule prin procesarea unei proteaze virale care are ca rezultat eliberarea de proteine infectate de un virus. ARN-ul monocatenar este, de asemenea, legat de un tip de inflamație care poate fi responsabilă de fibroza cardiacă fetală, care poate duce la blocarea inimii într-o reacție autoimună, care duce la defecte cardiace congenitale. Cu toate acestea, există descoperiri despre ARN care ar putea folosi ARN-ul pentru a reduce la tăcere genele din organism care ar putea provoca boli. Știind că există porțiuni mici de ARN care interferează cu fabricarea proteinelor, unii cred că într-o zi, ARN-ul monocatenar va livra produse farmaceutice direct proteinelor.