Syntéza ribonukleové kyseliny

Syntéza ribonukleové kyseliny je předpokladem pro syntézu proteinů. Ribonukleové kyseliny přenášejí genetickou informaci z DNA na proteiny. U některých virů představují ribonukleové kyseliny dokonce celý genom.

Co je syntéza kyseliny ribonukleové?

Syntéza kyseliny ribonukleové vždy probíhá na DNA. Tam jsou komplementární ribonukleotidy sestaveny do RNA řetězce pomocí enzymaticky řízeného procesu. Kyselina ribonukleová (RNA) má podobnou strukturu jako kyselina deoxyribonukleová (DNA). Skládá se z nukleobáz, zbytku cukru a fosfátů. Při sestavení dohromady tvoří tři stavební bloky nukleotid. Cukr se skládá z ribózy. Je to pentóza s pěti atomy uhlíku. Rozdíl oproti DNA spočívá v tom, že cukr v poloze 2 v pentózovém kruhu obsahuje místo atomu vodíku hydroxylovou skupinu.

Ribóza je esterifikována kyselinou fosforečnou na dvou místech. Tím se vytvoří řetěz se střídavými ribózovými a fosfátovými jednotkami. Nukleobáza je glykosidicky vázána ke straně ribózy. K vytvoření RNA jsou k dispozici čtyři různé nukleobázy. Jsou to pyrimidinové báze cytosin a uracil a purinové báze adenin a guanin.

Thymin na bázi dusíku se nachází v DNA místo uracilu. Tři nukleotidy v řadě vytvářejí triplet, který kóduje aminokyselinu. Kód je určen pořadím nukleových bází (dusíkaté báze). Na rozdíl od DNA je RNA jednovláknová. To je způsobeno hydroxylovou skupinou v poloze 2 ribózy.

Funkce a úkol

Při syntéze ribonukleové kyseliny jsou syntetizovány různé typy RNA. Na rozdíl od DNA se RNA nepoužívá pro dlouhodobé uchovávání genetické informace, ale pro její přenos.

Za to je zodpovědná messengerová RNA (mRNA). Kopíruje genetickou informaci z DNA a předává ji ribozomu, kde dochází k syntéze proteinů. Informace jsou v RNA uloženy pouze dočasně. Po ukončení syntézy proteinu se opět rozloží.

TRNA a rRNA nenesou žádné genetické informace, ale spíše pomáhají vytvářet proteiny na ribozomu. Jiné ribonukleové kyseliny jsou zodpovědné za genovou expresi. Jsou tedy odpovědné za to, které genetické informace by se měly vůbec přečíst. Přispívají také k diferenciaci buněk. Nakonec existuje RNA, která dokonce přebírá katalytické funkce.

Některé viry obsahují pouze DNA místo DNA. To znamená, že jejich genetický kód je uložen v RNA. RNA však lze syntetizovat pouze pomocí DNA. Viry jsou proto v hostitelské buňce schopny žít a množit se pouze kdykoli.

Při syntéze ribonukleové kyseliny enzym RNA polymeráza katalyzuje tvorbu RNA na DNA, což vede k přesnému přenosu genetického kódu. Transkripce se iniciuje navázáním RNA polymerázy na promotor. Toto je specifická nukleotidová sekvence na DNA. V krátkém úseku DNA se dvojitá šroubovice rozpadne přerušením vodíkové vazby. V tomto procesu jsou komplementární ribonukleotidy připojeny k odpovídajícím bázím na kodogenním řetězci DNA.

Skupiny ribózy a fosfátu se spojí a vytvoří esterovou vazbu, čímž se vytvoří řetězec RNA. DNA je otevřena pouze v krátké sekci. Z tohoto otvoru vyčnívá část syntetizovaného vlákna RNA. Syntéza kyseliny ribonukleové končí v oblasti DNA zvané terminátor. Tam je stop kód. Když je dosaženo zastavovacího kódu, RNA polymeráza se oddělí od DNA a vytvořená RNA se uvolní.

Nemoci a nemoci

Syntéza kyseliny ribonukleové je základním procesem, takže narušení má ničivé důsledky pro organismus. Aby bylo možné syntetizovat proteiny, nesmí být v syntéze žádné velké odchylky. Některé částice cizí RNA však mohou přeprogramovat celou buňku tak, aby tělesná buňka syntetizovala pouze cizí RNA. Tento proces je běžný a hraje velkou roli při virových infekcích.

Viry se nemohou množit samy od sebe. Vždy jste závislí na hostitelské buňce. Existují DNA viry i čisté RNA viry. Oba typy pronikají do buňky a začleňují svůj genetický materiál do genetického kódu hostitelské buňky. Buňka začíná replikovat pouze genetický materiál viru. Buňka produkuje viry, dokud nezemře. Nově vytvořené viry pronikají dalšími buňkami a pokračují ve svém ničení.

Viry RNA vytvářejí svůj genetický materiál do DNA pomocí enzymu reverzní transkriptázy. Po integraci dominuje syntéza virové RNA, která se pak vrací do další buňky. Retroviry také patří k RNA virům. Známým retrovirem je virus HI. Retroviry jsou však zvláštním případem, ačkoli inkorporují svůj genetický materiál do DNA pomocí reverzní transkriptázy, nové viry, které se vytvářejí, opouštějí buňku, aniž by ji zničily. To umožňuje infikovaným buňkám stát se stálým zdrojem virů.

Při výrobě nových virů však stále dochází také k mutacím, které trvale mění virus. Imunitní systém tvoří protilátky proti existujícím virům, ale před zničením se genetický kód natolik změnil, že vytvořené protilátky již nejsou účinné. Tělo musí neustále produkovat nové protilátky. Imunitní systém je tak zdůrazněn, že trvale ztrácí odolnost vůči bakteriím, plísním a virům.