Obsah
Kyselina ribonukleová alebo RNA hrá v živote bunky niekoľko životne dôležitých úloh. Pôsobí ako posol, ktorý prenáša genetický kód z kyseliny deoxyribonukleovej alebo DNA na bunkovú syntézu proteínov. Ribozomálna RNA sa spája s proteínmi a tvorí ribozómy, bielkovinové továrne na bunky. Prenosová RNA uvoľňuje aminokyseliny do rastúcich proteínových vlákien, keď ribozómy prekladajú mediátorovú RNA. Iné formy RNA pomáhajú kontrolovať aktivitu buniek. Enzým RNA polymeráza alebo RNAP, ktorý má niekoľko foriem, je zodpovedný za predĺženie reťazca RNA počas transkripcie DNA.
Štruktúra RNA polymerázy
V eukaryotických bunkách, tj bunkách s organizovaným jadrom, sú rôzne typy RNAP označené I až V. Každý má trochu odlišnú štruktúru a každý vytvára odlišnú množinu RNA. Napríklad RNAP II je zodpovedný za vytvorenie messengerovej RNA alebo mRNA. Prokaryotické bunky (ktoré nemajú organizované jadrá) majú jeden typ RNAP. Enzým pozostáva z niekoľkých proteínových podjednotiek, ktoré počas transkripcie vykonávajú rôzne funkcie. Aktívne miesto obsahujúce atóm horčíka je miesto v enzýme, v ktorom sa predlžuje RNA. Aktívne miesto pridáva k rastúcemu vláknu RNA skupiny cukor-fosfát a pripája nukleotidové bázy podľa pravidiel párovania báz.
Spárovanie báz
DNA je dlhá molekula so základným reťazcom zloženým zo striedajúcich sa jednotiek cukru a fosfátu. Jedna zo štyroch nukleotidových báz - molekuly s jedným alebo dvoma kruhmi obsahujúce dusík - visí na každej cukrovej jednotke. Štyri bázy DNA sú označené A, T, C a G. Sekvencia párov báz pozdĺž molekuly DNA určuje sekvenciu aminokyselín v proteínoch syntetizovaných bunkou. DNA sa zvyčajne vyskytuje ako dvojitá špirála, v ktorej sa bázy dvoch reťazcov viažu navzájom k sebe podľa pravidiel párovania báz: bázy A a T tvoria jednu súpravu párov, zatiaľ čo C a G tvoria druhú súpravu. RNA je príbuzná jednovláknová molekula, ktorá dodržiava rovnaké pravidlá párovania báz počas transkripcie DNA, s výnimkou substitúcie bázy U za bázu RNA v RNA.
Začatie prepisu
Faktory iniciácie proteínov musia pred začatím transkripcie tvoriť komplex s molekulou RNA polymerázy. Tieto faktory umožňujú enzýmu viazať sa na promótorové oblasti - body pripojenia pre rôzne transkripčné jednotky - na vlákno DNA. Transkripčné jednotky sú sekvencie jedného alebo viacerých génov, ktoré sú časťami DNA reťazca určujúcimi proteín. Komplex RNA polymerázy vytvára transkripčnú bublinu rozopínaním časti dvojitej špirály DNA na začiatku transkripčnej jednotky. Enzýmový komplex potom začne zostavovať RNA odčítaním vlákna templátu DNA po jednej báze súčasne.
Predĺženie a ukončenie
Komplex RNA polymerázy môže pred začatím predlžovania spôsobiť mnoho nesprávnych začatí. Pri nesprávnom štarte enzým transkribuje asi 10 báz a potom preruší proces a znova sa spustí. Predĺženie sa môže začať iba vtedy, keď RNAP uvoľní iniciačné proteínové faktory, ktoré ho ukotvia do oblasti promótora DNA. Akonáhle prebieha predlžovanie, enzým vyvoláva faktory predlžovania, aby pomohol presunúť transkripčnú bublinu po reťazci DNA. Pohybujúca sa molekula RNAP predlžuje nový reťazec RNA pridaním jednotiek cukor-fosfát a nukleotidových báz, ktoré dopĺňajú bázy na templáte DNA. Ak RNAP zistí chybnú bázu, môže štiepiť a resyntetizovať erodovaný segment RNA. Transkripcia končí, keď enzým prečíta stop sekvenciu na templáte DNA. Na konci enzým RNAP uvoľní RNA transkript, proteínové faktory a DNA templát.