DNA sekvence proteinotvorné a neproteinotvorné

Přepis DNA do RNA je stejný pro všechny organismy, ačkoliv následné úpravy se již liší. U bakterií se DNA nachází přímo v cytoplazmě, kde se nachází i ribosomy, a tak dochází rovnou i k jejímu překladu do mRNA. U eukaryot je však DNA uložena v jádře, odkud následně prostupuje (po přeložení do RNA) jadernými póry do cytoplazmy. Před překladem této RNA do aminokyselinové sekvence dochází k posttranskripčním úpravám – přidání čepičky a polyadenylaci.

V sedmdesátých letech minulého století však došlo ke zjištění, že jaderné a cytoplazmatická RNA se liší ve své velikosti, ačkoliv obě obsahují zmíněnou čepičku i polyadenylované oblasti. Ve skutečnosti se z jaderné RNA do cytoplazmy dostalo pouhých 5 %. Zpočátku nebyl důvod jasný. Vše vysvětlil objev poněkud zvláštní struktury genů. Ty v sobě nesou části, které se do bílkovinné sekvence nepřekládají. Jedná se o neproteinotvorné sekvence – introny. Objeveny byly v roce 1977.

Exony – proteinotvorné sekvence

Exony tvoří relativně malou část DNA a jaderné RNA. Jedná se asi jen o 5 % původní sekvence. Po vystřižení intronů dochází ke spojení zbylých částí mRNA. Tato jaderná forma se dostává na ribosomy, kde je v procesu translace přeložena do jednotlivých bílkovin. Z toho vyplývá také důležitost těchto sekvencí. Dojde-li k poškození v oblasti intronů, obvykle nedochází k výrazným škodám. Jakýkoliv zásah do oblasti exonů je však naprosto zásadní a často vede ke vzniku defektní nebo pozměněné bílkoviny.

Introny – neproteinotvorné sekvence

Introny jsou součástí DNA i jaderné RNA, do cytoplazmy a na ribosomy se však již nedostávají. Jejich informace není totiž překládána do bílkovin. Tvoří drtivou část lidského genomu (95 %). Jejich velikost bývá různá, často mezi 80–10 000 nukleotidy.

Při vzniku mRNA dochází k transkripci intronů i exonů. Předtím, než opustí jádro, jsou však všechny introny vystřiženy a exony pospojovány – cytoplazmatická mRNA je tedy výrazně kratší. Tato úprava se nazývá RNA splicing – RNA sestřih.

Podle čeho dochází k rozpoznání intronů k vystřihnutí? O všem rozhodují nukleotidy na obou koncích intronů. O odstranění se starají speciální enzymy – snRNP (small nuclear ribonucleoprotein particles) – malé jaderné ribonukleoproteinové částice. Kromě vystřižení intronů zajišťují i spojení exonů. Enzymy umožní přiblížení obou konců intronu a vznik lasovité struktury, které je nakonec odstraněna.

Význam intronů

K čemu jsou tedy zdánlivě zbytečné části DNA potřebné? Svoji roli hráli zejména v počátku evoluce genů, často urychlovaly vznik nových bílkovin pomocí rekombinace exonů. Druhou výhodou je pak možnost tzv. alternativního sestřihu, kdy může vznikat na základě vývojového stádia buňky hned několik různých typů mRNA. Z jednoho genu tak může vznikat několik různých bílkovin. Vše závisí na spojení kódujících sekvencí – exonů.

Je pravděpodobné, že existoval společný předchůdce prokaryot a eukaryot, který introny obsahoval. V rámci evoluce se však jednotlivé skupiny oddělily. Prokaryota se vyznačují velkým počtem dělení. Kratší genom (tvořený pouze exony) je pro ně tedy výhodou. Dochází tak k urychlení procesu tvorby bílkovin. U eukaryot nedochází k tak častému dělení, a proto si nekódující části genomu zachovala. Větší genom přináší na druhé straně výhodu možné rekombinace.

Odkazy

Související články

• genom
• transkripce
• translace
• mRNA
• rekombinace
• ribosom

Externí odkazy

• RNA splicing

Použitá literatura

• ALBERTS, B, D BRAY a A JOHNSON. Základy buněčné biologie. 2. vydání. Espero Publishing, 2005. 740 s. ISBN 80-902906-2-0.