28.0.1. Přehled syntézy RNA:

Syntéza RNA neboli transkripce je proces přepisu informace o sekvenci nukleotidů DNA do informace o sekvenci RNA. Syntézu RNA katalyzuje velký enzym zvaný RNA polymeráza. Základní biochemie syntézy RNA je společná pro prokaryota i eukaryota, i když její regulace je u eukaryot složitější. Úzkou souvislost mezi prokaryotickou a eukaryotickou transkripcí krásně ilustrují nedávno určené trojrozměrné struktury zástupců RNA polymeráz z prokaryot a eukaryot (obrázek 28.1). Navzdory podstatným rozdílům ve velikosti a počtu polypeptidových podjednotek jsou celkové struktury těchto enzymů dosti podobné, což odhaluje společný evoluční původ.

Syntéza RNA, stejně jako téměř všechny biologické polymerační reakce, probíhá ve třech fázích: iniciace, elongace a terminace. RNA polymeráza plní v tomto procesu více funkcí:

Vyhledává v DNA iniciační místa, nazývaná také promotorová místa nebo jednoduše promotory. Například DNA bakterie E. coli má ve svém genomu o velikosti 4,8 × 106 bp přibližně 2000 promotorových míst. Protože se tyto sekvence nacházejí na stejné molekule DNA jako přepisované geny, nazývají se cis-akční elementy.

Rozvíjí krátký úsek dvoušroubovicové DNA a vytváří tak jednořetězcovou předlohu DNA, ze které přebírá instrukce.

Vybírá správný ribonukleosidtrifosfát a katalyzuje vznik fosfodiesterové vazby. Tento proces se mnohokrát opakuje, protože enzym se pohybuje jednosměrně podél templátu DNA. RNA polymeráza je zcela procesní – transkript je syntetizován od začátku do konce jedinou molekulou RNA polymerázy.

Detekuje terminační signály, které určují, kde transkript končí.

Interaguje s aktivačními a represorovými proteiny, které modulují rychlost iniciace transkripce v širokém dynamickém rozsahu. Tyto proteiny, které hrají významnější roli u eukaryot než u prokaryot, se nazývají transkripční faktory nebo transkripčně působící elementy. Exprese genů je řízena především na úrovni transkripce, jak bude podrobně popsáno v kapitole 31.

Základní reakcí syntézy RNA je tvorba fosfodiesterové vazby. 3′-hydroxylová skupina posledního nukleotidu v řetězci nukleofilně napadá α-fosfátovou skupinu vstupujícího nukleosidtrifosfátu za současného uvolnění pyrofosfátu (viz obrázek 5.25). Tato reakce je termodynamicky příznivá a následný rozklad pyrofosfátu na ortofosfát uzamyká reakci ve směru syntézy RNA.

Chemie syntézy RNA je shodná pro všechny formy RNA, včetně messengerové RNA, transferové RNA a ribozomální RNA. Právě popsané základní kroky platí rovněž pro všechny formy. Jejich syntetické procesy se liší především regulací, posttranskripčním zpracováním a konkrétní polymerázou, která se na nich podílí.