Co je RNA?

Od Benedette Cuffari, M.Sc. recenzuje Dr. Ananya Mandal, MD

Ribonukleová kyselina (RNA) je důležitá biologická makromolekula, která je přítomna ve všech biologických buňkách.

Podílí se především na syntéze bílkovin, přenáší poselské instrukce z DNA, která sama obsahuje genetické instrukce potřebné pro vývoj a udržení života. U některých virů je nositelem genetické informace spíše RNA než DNA.

Obrázek: Juan Gaertner/.com

RNA vs DNA

Existují dva odlišné typy nukleových kyselin: DNA a RNA. Nukleová kyselina DNA je deoxyribóza, zatímco nukleová kyselina RNA je ribóza. Jak ukazují jejich názvy, deoxyribóza DNA postrádá jednu molekulu kyslíku ve srovnání s ribózovým cukrem RNA. Nukleotidy, které tvoří DNA, zahrnují adenin (A), guanin (G), cytosin (C) a thymin (T), zatímco nukleotidy RNA zahrnují A, G, C a uracil (U).

Zatímco struktura DNA je v eukaryotických buňkách dvoušroubovice, RNA je obvykle jednovláknová a vyskytuje se v různých formách. Jednovláknová struktura RNA umožňuje této molekule skládat se podle potřeby zpět na sebe a vytvářet různé stabilní sekundární struktury.

Typy RNA a jejich role

Typ RNA určuje funkci, kterou bude tato molekula v buňce mít. Kromě kódující oblasti molekul messengerové RNA (mRNA), které budou přeloženy do proteinů, se další prvky buněčné RNA podílejí na různých procesech, mezi něž patří transkripční a posttranskripční regulace genetického materiálu, snímání teploty a ligandů, řízení translace a obrat RNA.

Transkripce (z DNA na mRNA)

Protože DNA nemůže opustit jádro, není schopna sama vytvořit protein. Generování proteinů z jejich kódující sekvence DNA začíná procesem zvaným transkripce. Během transkripce několik enzymů, včetně helikázy a topoizomerázy, odvíjí DNA, aby poskytlo přístup dalšímu enzymu známému jako RNA polymeráza. RNA polymeráza se pohybuje podél odvíjeného vlákna DNA a konstruuje molekulu mRNA, dokud není připravena opustit jádro.

Překlad (mRNA na bílkovinu)

Jakmile mRNA opustí jádro a vstoupí do cytoplazmy buňky, najde ribozom, aby mohl začít proces překladu. Dvojice tří nukleotidových bází molekuly mRNA se označuje jako kodon a každý kodon je specifický pouze pro jednu aminokyselinu.

Během translace rozpoznají molekuly přenosové RNA (tRNA), které jsou navázány na určitou aminokyselinu, kodon na molekule mRNA a vloží příslušnou aminokyselinu na toto místo v řetězci. Například kodon CUC vytvoří aminokyselinu leucin, zatímco kodon UGA je jedním z typů stop kodonu, který signalizuje, že translace genu byla ukončena. Další dva stop kodony jsou UAG a UAA.

Ribosomy obsahují jak bílkoviny, tak několik různých molekul ribozomální RNA (rRNA). Po vytvoření aminokyselin se molekuly rRNA pohybují podél molekuly mRNA, aby katalyzovaly tvorbu proteinů. Je důležité si uvědomit, že mRNA, tRNA a rRNA hrají v této cestě syntézy bílkovin důležitou roli.

RNA jako biologický katalyzátor

Ačkoli se po mnoho let všeobecně věřilo, že enzymy mohou být pouze bílkoviny, bylo prokázáno, že některé molekuly RNA přijímají složité terciární struktury a fungují jako biologické katalyzátory. Například molekuly rRNA mohou při translaci fungovat jako ribozymy.

Ribozymy, což jsou enzymy tvořené spíše molekulami RNA než proteiny, vykazují mnoho znaků klasického enzymu, jako je aktivní místo, vazebné místo pro substrát a vazebné místo pro kofaktor, například ion kovu. Ribozymy spojují aminokyseliny při syntéze bílkovin a podílejí se také na sestřihu RNA, biosyntéze transferové RNA a replikaci virů.

Jedním z filmových ribozymů, který byl objeven, byla RNáza P, ribonukleáza, která se podílí na tvorbě molekul tRNA z větších, prekurzorových RNA. RNáza P se skládá jak z RNA, tak z bílkovin; katalyzátorem je však pouze část RNA.

Hypotéza světa RNA

Hypotéza světa RNA, označovaná také jako hypotéza „RNA 1st“, předpokládá, že život na Zemi se nejprve vyvinul s jednoduchou molekulou RNA, která se mohla samostatně replikovat, z níž se později vyvinula DNA. Asi nejsilnějším důkazem pro tuto hypotézu je skutečnost, že ribozom, z něhož se sestavují bílkoviny, je ribozym.

Dalším důkazem je skutečnost, že některé viry používají RNA. Vzhledem k tomu, že viry jsou považovány za jednodušší a starší formu života než složitější prokaryotické a eukaryotické buňky, naznačovalo by to, že život vznikl nejprve z prebiotického světa díky využití této jednoduché nukleové kyseliny pro uchovávání a přepis informací. Replikace těchto jednoduchých forem života a šíření a evoluce složitějších organismů tak byla umožněna v tomto dávném světě.

Další četba

• Všechen obsah RNA
• Struktura RNA
• Typy RNA: mRNA, rRNA a tRNA
• Syntéza RNA
• Objevování RNA

Napsala

Benedette Cuffariová

Po dokončení bakalářského studia toxikologie s dvěma vedlejšími obory španělština a chemie v roce 2016, Benedette pokračovala ve studiu a v květnu 2018 dokončila magisterské studium toxikologie. Během postgraduálního studia Benedette zkoumala dermatotoxicitu mechlorethaminu a bendamustinu; dvou dusíkatých hořčičných alkylačních látek, které se používají v protinádorové terapii.

Citace

.