Syntéza ribonukleovej kyseliny

Syntéza ribonukleovej kyseliny je predpokladom pre syntézu proteínov. Ribonukleové kyseliny prenášajú genetickú informáciu z DNA na proteíny. V niektorých vírusoch predstavujú ribonukleové kyseliny celý genóm.

Čo je syntéza kyseliny ribonukleovej?

Syntéza kyseliny ribonukleovej vždy prebieha na DNA. Tam sa komplementárne ribonukleotidy zhromažďujú do RNA vlákna pomocou enzymaticky kontrolovaného procesu. Kyselina ribonukleová (RNA) má podobnú štruktúru ako kyselina deoxyribonukleová (DNA). Skladá sa z nukleobáz, zvyšku cukru a fosfátov. Keď sa dajú dohromady, tri stavebné bloky tvoria nukleotid. Cukor pozostáva z ribózy. Je to pentóza s piatimi atómami uhlíka. Rozdiel oproti DNA spočíva v tom, že cukor v polohe 2 v pentózovom kruhu obsahuje namiesto atómu vodíka hydroxylovú skupinu.

Ribóza je esterifikovaná kyselinou fosforečnou na dvoch miestach. To vytvára reťaz so striedajúcimi sa jednotkami ribózy a fosfátu. Nukleobáza je glykozidicky viazaná na stranu ribózy. Na vytvorenie RNA sú k dispozícii štyri rôzne nukleobázy. Sú to pyrimidínové bázy cytozín a uracil a purínové bázy adenín a guanín.

Tymín na báze dusíka sa nachádza v DNA namiesto uracilu. Tri nukleotidy v rade vytvárajú triplet, ktorý kóduje aminokyselinu. Kód je určený poradím nukleových báz (dusíkaté bázy). Na rozdiel od DNA je RNA jednovláknová. Je to spôsobené hydroxylovou skupinou v polohe 2 ribózy.

Funkcia a úloha

Pri syntéze kyseliny ribonukleovej sa syntetizujú rôzne typy RNA. Na rozdiel od DNA sa RNA nepoužíva na dlhodobé uchovávanie genetických informácií, ale na jej prenos.

Za to je zodpovedná messengerová RNA (mRNA). Kopíruje genetickú informáciu z DNA a odovzdáva ju ribozómu, kde prebieha syntéza proteínov. Informácie sa v RNA uchovávajú iba dočasne. Po ukončení proteínovej syntézy sa proteín opäť rozloží.

TRNA a rRNA nenesú žiadne genetické informácie, ale skôr pomáhajú vytvárať proteíny na ribozóme. Iné ribonukleové kyseliny sú zodpovedné za génovú expresiu. Preto sú zodpovedné za to, ktoré genetické informácie by sa mali vôbec prečítať. Prispievajú tak tiež k diferenciácii buniek. Nakoniec je tu RNA, ktorá dokonca preberá katalytické funkcie.

Niektoré vírusy obsahujú iba DNA namiesto DNA. To znamená, že ich genetický kód je uložený v RNA. RNA sa však dá syntetizovať iba pomocou DNA. Vírusy sú preto v hostiteľskej bunke schopné žiť a množiť sa iba v minulosti.

Pri syntéze ribonukleovej kyseliny enzým RNA polymeráza katalyzuje tvorbu RNA na DNA, čo vedie k presnému prenosu genetického kódu. Transkripcia sa iniciuje väzbou RNA polymerázy na promótor. Toto je špecifická nukleotidová sekvencia na DNA. V krátkom úseku DNA sa dvojitá špirála rozpadne prerušením vodíkovej väzby. Pri tomto postupe sú komplementárne ribonukleotidy naviazané na zodpovedajúce bázy na kodogénnom reťazci DNA.

Ribózové a fosfátové skupiny sa spoja a vytvoria esterovú väzbu, čím sa vytvorí vlákno RNA. DNA je otvorená iba v krátkej časti. Z tohto otvoru vyčnieva časť syntetizovaného vlákna RNA, ktorá už bola syntetizovaná. Syntéza kyseliny ribonukleovej končí v oblasti DNA nazývanej terminátor. Tam je stop kód. Po dosiahnutí stop kódu sa RNA polymeráza oddelí od DNA a vytvorená RNA sa uvoľní.

Choroby a choroby

Syntéza kyseliny ribonukleovej je základným procesom, takže prerušenie má pre organizmus ničivé následky. Aby bolo možné syntetizovať proteíny, nesmie dôjsť k žiadnym väčším odchýlkam v syntéze. Niektoré častice cudzej RNA však môžu preprogramovať celú bunku tak, že telesná bunka iba syntetizuje cudziu RNA. Tento proces je bežný a hrá veľkú úlohu pri vírusových infekciách.

Vírusy sa nemôžu množiť samy od seba. Vždy ste závislí od hostiteľskej bunky. Existujú DNA vírusy aj čisté RNA vírusy. Oba typy prenikajú bunkou a začleňujú ich genetický materiál do genetického kódu hostiteľskej bunky. Bunka začína replikovať iba genetický materiál vírusu. Bunka vytvára vírusy, kým nezomrie. Novovytvorené vírusy prenikajú do ďalších buniek a pokračujú vo svojej deštrukčnej práci.

RNA vírusy zabudujú svoj genetický materiál do DNA pomocou enzýmu reverznej transkriptázy. Po integrácii dominuje syntéza vírusovej RNA, ktorá sa potom vracia do ďalšej bunky. Retrovírusy tiež patria k vírusom RNA. Známym retrovírusom je vírus HI. Retrovírusy sú však zvláštnym prípadom, hoci ich genetický materiál sa zabudováva do DNA prostredníctvom reverznej transkriptázy, ale nové vírusy, ktoré sa tvoria, opúšťajú bunku bez toho, aby ju zničili. To umožňuje infikovaným bunkám stať sa stálym zdrojom vírusov.

Pri produkcii nových vírusov však stále dochádza aj k mutáciám, ktoré natrvalo menia vírus. Imunitný systém síce tvorí protilátky proti existujúcim vírusom, ale skôr ako sa tieto zničia, genetický kód sa zmenil natoľko, že už vytvorené protilátky už nie sú účinné. Telo musí produkovať nové protilátky. Imunitný systém je tak zdôraznený, že natrvalo stráca odolnosť voči baktériám, hubám a vírusom.