Transkripce a translace Jestliže buňka potřebuje nějaký konkrétní protein, je nukleotidová sekvence v patřičné oblasti dlouhé molekuly DNA v chromosomu nejprve zkopírována do mRNA. Tato RNA je přímo 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 Obsah Obr. 1. Průběh proteosyntézy

Úsek DNA je přepisován do RNA Prvním krokem pro uplatnění genetické informace v buňce je přepsání části nukleotidové sekvence DNA – genu – do nukleotidové sekvence RNA. Tento proces se nazývá transkripce. DNA transkripce mRNA Transkripce začíná rozvolňováním krátkého úseku dvoušroubovice DNA, jeden z řetězců pak slouží jako templát pro syntézu RNA. Dvoušroubovice DNA Obsah

Úsek DNA je přepisován do RNA Ribonukleotidová sekvence RNA je určena komplementárním párováním bází. Obsah Obr. 2. Párování bází

Úsek DNA je přepisován do RNA Jestliže se volný ribonukleotid páruje s deoxyribonukleotidem v templátové DNA, je tento ribonukleotid kovalentně připojen fosfodiesterovou vazbou k rostoucímu řetězci RNA v enzymově katalyzované reakci. Ribonukleosidtrifosfáty Nově syntetizovaná mRNA Na snímku je vytvořená animace znázorňující připojení ribonukleosidtrifosfátu k nově se syntetizující mRNA. Templát pro syntézu RNA Dvoušroubovice DNA Obsah Směr transkripce Obr. 3. Průběh transkripce

Úsek DNA je přepisován do RNA 3' Spustit animaci Nově syntetizovaná mRNA 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 pro syntézu RNA 3' Obsah Obr. 4. Přepis úseku DNA do RNA 5'

RNA-polymerasa Obsah Ribonukleosidtrifosfáty Templát pro syntézu RNA Rozvíjecí místo Obsah Obr. 8. RNA-polymerasa

Posttranskripční úpravy RNA u eukaryot DNA je uzavřena v jádře, ale ribosomy se nacházejí v cytoplasmě. mRNA musí být transportována z jádra do cytoplasmy malými jadernými póry. Před opuštěním z jádra však mRNA podléhá posttranskripčním úpravám. Transkripcí vzniká nejprve primární transkript (Pre-mRNA) neboli heterogenní jaderná RNA (hnRNA), která se dále upravuje. Upravená mRNA je transportována do cytoplasmy a tam překládána na proteiny (translace). Posttranskripční úpravy RNA je možné z učiva středoškolské biochemie vynechat. DNA (v jádře) Posttranskripční úpravy transkripce translace Pre-mRNA (v jádře) mRNA (vznik v jádře, transport do cytoplasmy) Protein Obsah Obr. 9. Průběh proteosyntézy

Exony a introny Eukaryotní DNA obsahuje kromě kódujících sekvencí (tzv. exony) i nekódující sekvence (tzv. introny). Introny nejsou překládány do proteinů. Celá DNA včetně exonů i intronů je transkribována do mRNA (přesněji do Pre-mRNA). Introny jsou odstraňovány enzymy (tzv. sestřihové enzymy) a exony jsou spojeny dohromady. Tento krok se nazývá sestřih (anglicky RNA splicing). Obr. 10. Exony a introny 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 Obsah 2. Odštěpení intronů a spojení exonů 1. Přiblížení obou konců intronů