Transkripce (první krok genové exprese)

Prezentace na téma: "Transkripce (první krok genové exprese)"— Transkript prezentace:

1 Transkripce (první krok genové exprese)
Od DNA k RNA Prezentace se zabývá procesem transkripce (tj. přepisem genové informace z DNA do RNA).

2 Obsah Transkripce a translace Úsek DNA je přepisován do RNA
Transkripcí vzniká RNA komplementární k jednomu řetězci DNA RNA-polymerasa a směr transkripce Kliknutím na příslušný nadpis přejdete na příslušný snímek. Na obsah se vždy vrátíte kliknutím na animační tlačítko Obsah. Posttranskripční úpravy RNA u eukaryot Použitá literatura

3 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

4 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

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

6 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. Obr. 3. Průběh transkripce Ribonukleosidtrifosfáty Nově syntetizovaná mRNA Templát pro syntézu RNA Dvoušroubovice DNA Obsah Směr transkripce

7 Úsek DNA je přepisován do RNA
Spustit animaci Nově syntetizovaná mRNA Ribonukleosidtrifosfát Animace zobrazující transkripci. Tento děj je katalyzován enzymem nazývaným RNA-polymerasou, která přiipojuje k templátu správné ribonukleosidtrifosfáty (ATP, CTP, GTP a UTP). Ribonukleosidtrifosfáty jsou znázorněny modře. Templát pro syntézu RNA Obsah Obr. 4. Přepis úseku DNA do RNA

8 Transkripcí vzniká RNA komplementární k jednomu řetězci DNA
Řetězec RNA vznikají transkripcí se nazývá transkript. Transkript je prodlužován a je komplementární k templátovému řetězci DNA. Hned za místem, kde byl přidán ribonukleotid, dochází k obnovení dvoušroubovicové struktury DNA a vytěsnění vlákna RNA. Proto jsou molekuly RNA jednovláknové. Transkript Vzhledem k tomu, že dochází k přepisu pouze malé části DNA, jsou molekuly RNA mnohem kratší (cca několik 1000 ribonukleotidů). Obr. 5. Transkript Obsah Směr transkripce

9 RNA-polymerasa a směr transkripce
Tento enzym 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. Vznik fosfodiesterové vazby 5' Obr. 6. Vznik fosfodiesterové vazby 3' Obsah

10 Obr. 7. Vznik fosfodiesterové vazby
3' A G C U 5' 3' Templátový Řetězec (DNA) Nově syntetizovaný (RNA) 5' Templátový Řetězec (DNA) U A A T Nově syntetizovaný Řetězec (RNA) 3'-konec 5'-konec G C Obsah 5' Fosfodiesterová vazba

11 RNA-polymerasa Obsah Templát pro syntézu RNA Nově syntetizovaná mRNA
5' Rozvíjecí místo Dvoušroubovice DNA Templát pro syntézu RNA Nově syntetizovaná mRNA Ribonukleosidtrifosfáty RNA-polymerasa Směr transkripce 3' Obsah Obr. 8. RNA-polymerasa

12 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

13 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. mRNA Exony Introny Obsah 2. Odštěpení intronů a spojení exonů 1. Přiblížení obou konců intronů

14 Použitá literatura Obsah
[1] ALBERTS, B. a kol. Základy buněčné biologie. Ústí nad Labem: Espero Publishing, 1997. [2] NEČAS, O. a kol. Obecná biologie pro lékařské fakulty. Jinočany: Nakladateství H&H, 2000. [3] KUBIŠTA, V. Buněčné základy životních dějů. Praha: Scientia, 1998. Obsah