Transkripce (první krok genové exprese: Od DNA k RNA) Prezentace Transkripce se zabývá přepisem genové informace z DNA do RNA. Milada Teplá, Helena Klímová KUDCH, PřF UK v Praze 2013

Transkripce a translace Jestliže buňka potřebuje nějaký konkrétní protein, je nukleotidová sekvence je v patřičné oblasti v chromosomu nejprve zkopírována do mRNA. Tato RNA je využívána jako templát (předloha, matrice) pro tvorbu proteinů. Genetická informace je předávána z DNA do RNA procesem zvaným transkripce a následně z RNA do proteinu procesem zvaným translace. transkripce translace DNA mRNA Protein

Transkripce - úvod DNA transkripce mRNA Transkripce: gen se přepisuje do RNA začíná rozvolňováním krátkého úseku DNA jeden z řetězců DNA slouží jako templát pro syntézu RNA Dvoušroubovice DNA

Komplementarita bází

Syntéza RNA A G C U T 5' 3' 3' 5' U A A T G C 5' 3' Templátový Řetězec (DNA) Nově syntetizovaný (RNA) 3' 5' Templátový Řetězec (DNA) U A A T Nově syntetizovaný Řetězec (RNA) 3'-konec 5'-konec G C 5' Fosfodiesterová vazba 3'

Vznik transkriptu Transkript - řetězec RNA vznikající transkripcí. Dochází k obnovení dvoušroubovicové struktury DNA a vytěsnění vlákna RNA – molekuly RNA jsou jednovláknové. Ribonukleosidtrifosfáty Transkript (mRNA) Na snímku je vytvořená animace znázorňující připojení ribonukleosidtrifosfátu k nově se syntetizující mRNA. Templát Dvoušroubovice DNA Směr transkripce

Vznik fosfodiesterové vazby RNA-polymerasa katalyzuje připojování nukleotidů na 3'-konec rostoucího řetězce RNA za vzniku fosfodiesterové vazby mezi 3'-OH skupinou řetězce a 5'-fosfátovou skupinou přidávaného nukleotidu. RNA je syntetizována ve směru 5' → 3'. Pro syntézu RNA je využívána energie vznikající hydrolýzou ribonukleosidtrifosfátu (ATP, UTP, GTP a CTP). RNA-polymerasa se pohybuje krok po kroku po DNA, rozvíjí její dvoušroubovicovou strukturu a uvolňuje tak vlákno pro komplementární párování s volnými ribonukleotidy. Na snímku je vytvořená animace znázorňující připojení ribonukleosidtrifosfátu k nově se syntetizující mRNA a vznik fosfodiesterové vazby. Vznik fosfodiesterové vazby 5' 3'

RNA-polymerasa Ribonukleosidtrifosfáty Templát pro syntézu RNA Rozvíjecí místo

Ribonukleosidtrifosfát Transkripce 3' Spustit animaci Transkript 5' Ribonukleosidtrifosfát 5' 3' Animace se spustí po kliknutí na animační tlačítko „Spustit animaci“. Na snímku je vytvořená animace zobrazující transkripci. Transkripce je katalyzována enzymem nazývaným RNA-polymerasa, který připojuje k templátu správné ribonukleosidtrifosfáty (ATP, CTP, GTP a UTP). Ribonukleosidtrifosfáty jsou znázorněny modře. Templát 3' 5'

Posttranskripční úpravy RNA u eukaryot Transkripcí vzniká nejprve primární transkript (Pre-mRNA) neboli heterogenní jaderná RNA (hnRNA) Ta se před opuštěním z jádra dále upravuje (podléhá posttranskripčním úpravám). Upravená mRNA je transportována do cytoplasmy a na ribosomech je překládána na proteiny (translace). Posttranskripční úpravy RNA je možné z učiva středoškolské biochemie vynechat. DNA (v jádře) Posttranskripční úpravy transkripce Pre-mRNA (v jádře) mRNA (vznik v jádře, transport do cytoplasmy) translace Protein

Exony a introny Eukaryotní DNA obsahuje: kódující sekvence (tzv. exony) nekódující sekvence (tzv. introny) Sestřih (RNA splicing): Introny z Pre-mRNA jsou odstraňovány „sestřihovými“ enzymy exony jsou spojeny dohromady Rozdělení DNA na exony a introny je možné z učiva středoškolské biochemie vynechat. Na snímku je vytvořená animace znázorňující odstranění intronů a spojení exonů. mRNA Exony Introny 2. Odštěpení intronů a spojení exonů 1. Přiblížení obou konců intronů

Použitá literatura ALBERTS, B. a kol. Základy buněčné biologie. Ústí nad Labem: Espero Publishing, 1997. NEČAS, O. a kol. Obecná biologie pro lékařské fakulty. Jinočany: Nakladateství H&H, 2000. KUBIŠTA, V. Buněčné základy životních dějů. Praha: Scientia, 1998. Obrázky: Milada Teplá (v MS powerpoint)