Šablona (molekulární biologie)

Šablona je ve Webster’s New Collegiate Dictionary z roku 1978 definována jako molekula (například RNA) v biologickém systému, která nese genetický kód pro jinou molekulu. Také Concise Oxford Dictionary, Ninth Edition z roku 1995 popisuje šablonu jako molekulární vzor řídící sestavení proteinu atd. Podle těchto širokých definic je DNA předlohou pro DNA (při replikaci DNA) a pro RNA (při transkripci ) a RNA je předlohou pro bílkoviny (při translaci ). Jinými slovy, šablona je molekulární entita nezbytná pro přenos genetické informace z DNA do DNA, z RNA do proteinu (ústřední dogma). Přesněji řečeno, slovo „šablona“ se používá, když je molekula přenášející informaci (šablona) v přímém kontaktu s molekulou příjemce (produkt). V tomto smyslu tedy RNA není šablonou pro protein, protože během translace nedochází k přímé interakci mezi messengerovou RNA a proteinem (viz biosyntéza proteinů). V případech, které jsou výjimkou z ústředního dogmatu, je virová RNA syntetizována z RNA pomocí RNA jako šablony (viz RNA viry) a navíc je DNA syntetizována pomocí RNA jako šablony při infekci retroviry (viz také Reverzní transkripce).

Při replikaci DNA se dvojitá šroubovice odvíjí a každá jednořetězcová molekula DNA se použije jako šablona pro syntézu komplementárního vlákna. Protože DNA prochází semikonzervativní replikací, rodičovská DNA slouží jako šablona a stává se součástí dceřiné molekuly DNA. Při transkripci naopak slouží vlákno DNA jako šablona pro syntézu RNA, která se poté od šablony oddělí (viz Transkripce). DNA polymerázy, které sestavují deoxyribonukleotidy na templátovém řetězci DNA podle pravidla komplementarity bází adenin (A):tymin (T), guanin (G):cytosin (C) (Watsonovo-Crickovo párování bází), potřebují k reakci jak templát, tak primer (obr. 1). Syntéze DNA proto předchází syntéza malých molekul RNA o délce menší než 10 bp pomocí RNA primázy, která může iniciovat syntézu RNA komplementární k templátové DNA (viz Okazakiho fragmenty). Primární RNA je nakonec nahrazena DNA prostřednictvím opožděného vlákna DNA prodlouženého z oblasti předcházející syntéze primární RNA (viz Replikační vidlice (Y-Fork Intermediate)). Vztah templát-produkt prostřednictvím komplementarity bází A až T a G až C není 100% přesný, ale vede k vytvoření chybného páru jednou za 10 3 až 104krát. Na druhé straně při replikaci genomů v buňce dochází k chybným párům zpravidla pouze jednou za 10 až 10 . Toho je dosaženo korekturní činností samotných polymeráz DNA a dalšími opravnými mechanismy DNA.

Obrázek 1. V případě, že se jedná o chybu v DNA, je třeba ji odstranit. DNA polymeráza vyžaduje templát a primer. Na rostoucí replikační vidlici slouží jednotlivá vlákna DNA, která poskytuje DNA helikáza, jako templáty pro DNA polymerázy. Enzymy syntetizují fosfodiesterové vazby mezi 3′( koncem primeru, nově syntetizovaným vláknem a deoxyribonukleotid-trifosfátem, který je správně párován s bází templátového vlákna. Schematicky je zde znázorněna pouze syntéza vedoucího vlákna.

Vztah templát-produkt je velmi důležitý při přenosu genetické informace v biologických systémech. Fyzikálně-chemická povaha samotného vztahu však není dostatečně přesná k provádění přesně regulovaných biologických procesů a mnoho proteinů bylo vyvinuto k opravě chyb, které z toho nevyhnutelně vyplývají

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.