Array ( [0] => 15486353 [id] => 15486353 [1] => cswiki [site] => cswiki [2] => RNA [uri] => RNA [3] => Pre-mRNA-1ysv-tubes.png [img] => Pre-mRNA-1ysv-tubes.png [4] => [day_avg] => [5] => [day_diff] => [6] => [day_last] => [7] => [day_prev_last] => [8] => [oai] => [9] => [is_good] => [10] => [object_type] => [11] => 1 [has_content] => 1 [12] => [oai_cs_optimisticky] => ) Array ( [0] => [[Soubor:Pre-mRNA-1ysv-tubes.png|náhled|Molekula [[Primární transkript|pre-mRNA]] tvořící [[Šroubovice|šroubovici]]. [[Nukleová báze|Nukleové báze]] zeleně, ribózo-fosfátová kostra modře. Jedná se o jednovláknovou RNA, která interaguje sama se sebou.]] [1] => '''Ribonukleová kyselina''' ('''RNA''', česky dříve '''RNK''') je [[nukleová kyselina]] tvořená vláknem [[ribonukleotid]]ů, které obsahují cukr [[ribóza|ribózu]] a [[nukleová báze|nukleové báze]] [[adenin]], [[guanin]], [[cytosin]] a [[uracil]]. Je zodpovědná za přenos informace z úrovně nukleových kyselin do [[Bílkovina|proteinů]] a u některých [[Virus|virů]] je dokonce samotnou nositelkou [[Sekvence DNA|genetické informace]]. V mnoha ohledech je podobná [[DNA|deoxyribonukleové kyselině]] (DNA), od které se liší jednak přítomností ribózy, kterou má ve své [[Fosfodiesterová vazba|cukr-fosfátové kostře]] namísto [[deoxyribóza|deoxyribózy]], a také tím, že využívá nukleovou bázi [[uracil]] namísto [[thymin]]u. Díky větší reaktivitě ribózy může molekula RNA zaujímat větší množství prostorových uspořádání a zastávat mnohem více funkcí, než mnohem stabilnější DNA, která je využívaná buňkou především jako úložiště genetické informace. Molekula RNA je také na rozdíl od DNA obvykle jednovláknová, často ovšem díky vnitřnímu párování zaujímá složitější strukturu, a v některých případech, například u některých virů, se vyskytuje i [[dvouvláknová RNA]]. [2] => [3] => RNA má v těle řadu funkcí, z nichž hlavní je zajištění překladu [[Genetický kód|genetického kódu]], tedy převod informace z DNA do struktury proteinů. Oblast DNA nesoucí [[gen]] je nejprve přepsána (procesem [[transkripce (DNA)|transkripce]]) do [[mRNA|mediátorové RNA]]. Ta je následně přeložena (procesem [[translace (biologie)|translace]]) do proteinů tvořených řetězcem aminokyselin. Zařazení správné [[aminokyselina|aminokyseliny]] při tvorbě proteinů zajišťuje vazba [[TRNA|transferové RNA]] na specifický [[Genetický kód#Kodon|kodón]] v mRNA pomocí [[párování bází|párování]] jejich bází. Samotný překlad genetického kódu probíhá na [[ribozom]]u, který je složený z RNA (tzv. [[rRNA]]) i proteinů, přičemž RNA v ribozomu tvoří nejen strukturní složku, ale je zodpovědná i za syntézu [[peptidová vazba|peptidové vazby]] v nově vznikajícím proteinu. Ribozom je tedy významným zástupcem skupiny RNA s katalytickou aktivitou, tzv. [[ribozym]]ů. [4] => [5] => Kromě už zmíněných rolí v překladu genetického kódu nebo strukturních a katalytických funkcí, hraje RNA roli v řadě dalších buněčných pochodů, jako je [[Posttranskripční modifikace|úprava RNA]], jemná kontrola [[translace (biologie)|translace]] pomocí [[RNA interference]], funguje jako [[templát]] pro syntézu [[Telomera|telomer]], atd. Podle hypotézy [[RNA svět]]a mohla být RNA pro svou všestrannost, schopnost nést i replikovat genetickou informaci a syntetizovat podle ní proteiny první nukleovou kyselinou využívanou živými organismy. [6] => [7] => == Historie výzkumu RNA == [8] => [[Soubor:Levene.jpg|náhled|vpravo|[[Phoebus Levene]] objevil [[Fosfodiesterová vazba|cukr-fosfátovou kostru]], tedy podstatu chemického propojení složek nukleových kyselin, a také určil v čem se liší dvě nukleové kyseliny v té době známé jako „thymová“ (DNA) a „kvasinková“(RNA) nukleová kyselina; objevil, že DNA a RNA obsahují [[deoxyribóza|deoxyribózu]], respektive [[ribóza|ribózu]]]] [9] => RNA byla poprvé izolována roku 1868 ve směsi s [[DNA]] [[Friedrich Miescher|F. Miescherem]] a nazvána nuklein, nuklein byl ale původně považován za pouhý buněčný sklad [[Fosforečnany|fosfátu]]. Existenci dvou různých nukleových kyselin naznačovaly výzkumy [[Albrecht Kossel|Albrechta Kossela]], který mezi lety 1885–1901 popsal všechny hlavní [[nukleová báze|báze]] a zjistil, že nukleové kyseliny obsahují cukry, které charakterizoval jako [[pentóza|pentózy]].{{Citace monografie | příjmení = Mayr | jméno = Ernst | titul = The Growth of Biological Thought: Diversity, Evolution, and Inheritance | vydavatel = Belknap Press | rok = 1985 | počet_stran = 974 | isbn = 0674364465 | jazyk = en}} Až do 30. let 20. století panovala představa, že živočichové mají v jádře DNA, která byla podle izolace z [[brzlík|thymu]] nazvána „thymovou nukleovou kyselinou“ a nižší eukaryota a rostliny obsahují RNA, která byla nazývána „kvasinkovou nukleovou kyselinou“. Chemickou strukturu nukleových kyselin upřesnil [[Phoebus Levene]], který roku 1909 zjistil, že RNA obsahuje ribózu a roku 1929, že DNA obsahuje deoxyribózu, z čehož vychází současné pojmenování těchto nukleových kyselin. Levene také objevil způsob, jakým jsou jednotlivé složky nukleových kyselin propojeny – objevil [[Fosfodiesterová vazba|cukr-fosfátovou kostru]] a navrhl tzv. tetranukleotidovou hypotézu, podle které jsou nukleové kyseliny tvořené pouhou čtveřicí nukleotidů.{{Citace periodika | příjmení = Levene | jméno = Phoebus | titul = The Structure of Yeast Nucleic Acid: IV. Ammonia Hydrolysis | periodikum = J. Biol. Chem | ročník = 40 | číslo = 2 | datum = 1919 | strany = 415–424 | url = http://www.jbc.org/content/40/2/415.full.pdf+html | datum_přístupu = 2014-03-14 | jazyk = en}} Levenova tetranukleotidová hypotéza (publikována 1919) nesprávně naznačovala, že nukleové kyseliny jsou příliš jednoduché na to, aby mohly nést genetickou informaci, a výzkum RNA a nukleových kyselin se na dlouhou dobu zastavil. [10] => [11] => Role RNA v [[proteosyntéza|syntéze proteinů]] byla naznačována už v roce 1939, protože množství DNA v nedělící se buňce zůstává konstantní, ale množství RNA se zvyšuje u aktivních buněk a snižuje se u neaktivních, hladovějících;{{Citace periodika | příjmení = CASPERSSON | jméno = T. | titul = Pentose Nucleotides in the Cytoplasm of Growing Tissues | periodikum = Nature | ročník = 143 | číslo = 3623 | datum = 1939-04-08 | strany = 602–603 | url = http://www.nature.com/nature/journal/v143/n3623/pdf/143602c0.pdf | datum_přístupu = 2014-03-17 | doi = 10.1038/143602c0 | spoluautoři=SCHULTZ, JACK}} u aktivních buněk se také vyskytují výrazná [[ribonukleoprotein|ribonukleoproteinová tělíska]],{{Cite journal | last1 = PALADE | first1 = GE. | title = A small particulate component of the cytoplasm. | journal = J Biophys Biochem Cytol | volume = 1 | issue = 1 | pages = 59-68 | month = Jan | year = 1955 | doi = | PMID = 14381428}} později pojmenovaná jako [[ribozom]]y. Existenci mRNA předpovídal [[Francis Crick]] ve svém [[centrální dogma molekulární biologie|centrálním dogmatu molekulární biologie]] (1958{{Citace elektronické monografie | příjmení = Crick | jméno = F.H.C. | titul = Ideas on Protein Synthesis | vydavatel = Symp. Soc. Exp. Biol. | datum_vydání = 1958 | datum_přístupu = 2014-04-01 | url = http://profiles.nlm.nih.gov/SC/B/B/F/T/_/scbbft.pdf | jazyk = en}}), protože očekával, že mezi DNA a proteiny musí být nějaký prostředník. Crick spolu s řadou dalších vědců založili ''[[RNA-tie club]]'' („klub RNA kravat“), který si dal za cíl odhalit [[genetický kód]]. Členové ''RNA-tie klubu'' v 50. letech 20. století popsali [[kodón]], teoreticky vypočetli, že počet nukleotidů v kodónu je právě tři, a postulovali adaptérovou hypotézu předpovídající existenci tRNA. Předpovězené molekuly mRNA{{Citace elektronické monografie | titul = The discovery of messenger RNA (mRNA) by Sydney Brenner (1927-), Francis Crick (1916-), Francois Jacob (1920-) and Jacques Monod (1910-1976). | vydavatel = Genome News Network | datum_přístupu = 2014-03-25 | url = http://www.genomenewsnetwork.org/resources/timeline/1960_mRNA.php | jazyk = en}} a tRNA{{Cite journal | last1 = HOAGLAND | first1 = MB. | last2 = STEPHENSON | first2 = ML. | last3 = SCOTT | first3 = JF. | last4 = HECHT | first4 = LI. | last5 = ZAMECNIK | first5 = PC. | title = A soluble ribonucleic acid intermediate in protein synthesis. | journal = J Biol Chem | volume = 231 | issue = 1 | pages = 241-57 | month = Mar | year = 1958 | doi = | PMID = 13538965}} byly později skutečně objeveny koncem 50. let. Tou dobou se už také dlouho předpokládáno, že syntéza proteinů probíhá na ribozomech, což bylo potvrzeno roku 1961.{{Citace periodika | příjmení = NIRENBERG | jméno = MW. | příjmení2 = MATTHAEI | jméno2 = JH. | titul = The dependence of cell-free protein synthesis in E. coli upon naturally occurring or synthetic polyribonucleotides. | periodikum = Proc Natl Acad Sci U S A | ročník = 47 | číslo = | strany = 1588–602 | měsíc = Oct | rok = 1961 | doi = | pmid = 14479932}} [12] => [13] => [[Soubor:Nirenberg's experiment.png|náhled|vlevo|upright=1.3|Schéma experimentu provedeného [[Marshall Warren Nirenberg|Nirenbergem]]: pokud se jako templát pro syntézu proteinů použije molekula RNA tvořená výhradně [[uridin]]y (U), vzniká [[polypeptid]] tvořený aminokyselinou [[fenylalanin]]em (F). Tím bylo určeno první „písmeno“ [[genetický kód|genetického kódu]]: UUU → F]] [14] => Dalším klíčovým momentem výzkumu RNA byla izolace enzymu [[polynukleotid fosforyláza|polynukleotid fosforylázy]], který je schopen za určitých podmínek syntetizovat RNA, za což získal objevitel [[Severo Ochoa]] roku 1959 [[Nobelova cena za fyziologii a lékařství|Nobelovu cenu za medicínu]].{{Citace elektronické monografie | příjmení = Ochoa | jméno = Severo | titul = Enzymatic synthesis of ribonucleic acid Nobel Lecture | vydavatel = Nobelprize.org | datum_přístupu = 2014-03-28 | url = http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1959/ochoa-lecture.pdf | jazyk = en}} I když bylo později zjištěno, že tento enzym přirozeně slouží k degradaci RNA a skutečná [[RNA polymeráza]] byla objevena až v době udělení této Nobelovy ceny,{{Citace periodika | příjmení = Hurwitz | jméno = J. | titul = The discovery of RNA polymerase. | periodikum = J Biol Chem | ročník = 280 | číslo = 52 | strany = 42 477 – 42485 | měsíc = Dec | rok = 2005 | doi = 10.1074/jbc.X500006200 | pmid = 16230341}} syntéza RNA umožnila rozluštit genetický kód: prvním zjištěním bylo, že RNA tvořená výhradně spojením uridinu (polyuracil) dává vzniknout [[polypeptid]]u tvořenému pouze molekulami [[fenylalanin]]u, což znamená, že kodón „UUU“ kóduje aminokyselinu [[fenylalanin]]. Zbytek genetického kódu už byl rozluštěn během několika let a výzkum byl roku 1968 oceněn Nobelovou cenou.{{Citace elektronické monografie | příjmení = Fredholm | jméno = Lotta | titul = Crack the Code - How the Code was Cracked | vydavatel = Nobelprize.org | datum_přístupu = 2014-03-29 | url = http://www.nobelprize.org/educational/medicine/gene-code/history.html | jazyk = en}} Po popsání klíčové role RNA v syntéze proteinů následovala velká vlna zájmu o RNA související s výzkumem [[genetický kód|genetického kódu]] a molekuly RNA účastnící se zpracování genetického kódu byly detailně zkoumány.{{Citace periodika | příjmení = RajBhandary | jméno = UL. | příjmení2 = Köhrer | jméno2 = C. | titul = Early days of tRNA research: discovery, function, purification and sequence analysis. | periodikum = J Biosci | ročník = 31 | číslo = 4 | strany = 439–51 | měsíc = Oct | rok = 2006 | doi = | pmid = 17206064}} tRNA byla první [[Sekvenování|osekvenovanou]] (přečtenou) nukleovou kyselinou a první nukleovou kyselinou s určenou [[krystalická struktura|krystalickou strukturou]].{{Citace periodika | příjmení = Clark | jméno = BF. | titul = The crystal structure of tRNA. | periodikum = J Biosci | ročník = 31 | číslo = 4 | strany = 453–7 | měsíc = Oct | rok = 2006 | doi = | pmid = 17206065}}{{Citace periodika | příjmení = HOLLEY | jméno = RW. | příjmení2 = APGAR | jméno2 = J. | příjmení3 = EVERETT | jméno3 = GA. | spoluautoři = et al. | titul = STRUCTURE OF A RIBONUCLEIC ACID. | periodikum = Science | ročník = 147 | číslo = 3664 | strany = 1462–5 | měsíc = Mar | rok = 1965 | doi = | pmid = 14263761}} Díky pokrokům v analýze RNA byl také přečten první genom – RNA genom [[bakteriofág]]a MS2.{{Citace periodika | příjmení = Fiers | jméno = W. | příjmení2 = Contreras | jméno2 = R. | příjmení3 = Duerinck | jméno3 = F. | spoluautoři = et al. | titul = Complete nucleotide sequence of bacteriophage MS2 RNA: primary and secondary structure of the replicase gene. | periodikum = Nature | ročník = 260 | číslo = 5551 | strany = 500–7 | měsíc = Apr | rok = 1976 | doi = | pmid = 1264203}} [15] => [16] => Postupně začalo být jasné, že RNA má i jiné funkce, než je zpracování [[genetický kód|genetického kódu]], a roku 1967 [[Carl Woese]] navrhl hypotézu [[RNA svět]]a,{{Citace periodika | příjmení = Szathmáry | jméno = E. | titul = The origin of the genetic code: amino acids as cofactors in an RNA world. | periodikum = Trends Genet | ročník = 15 | číslo = 6 | strany = 223–9 | měsíc = Jun | rok = 1999 | doi = | pmid = 10354582}} podle které byly molekuly RNA původní nositelkou genetické informace a zároveň zajišťovaly potřebné katalytické funkce. V 70. letech byla tato teorie podpořena popsáním [[reverzní transkriptáza|reverzní transkriptázy]], která slouží k přepisu RNA do DNA [[Retroviry|retrovirům]],{{Citace periodika | příjmení = Temin | jméno = HM. | příjmení2 = Mizutani | jméno2 = S. | titul = RNA-dependent DNA polymerase in virions of Rous sarcoma virus. | periodikum = Nature | ročník = 226 | číslo = 5252 | strany = 1211–3 | měsíc = Jun | rok = 1970 | doi = | pmid = 4316301}} a v 80. letech objevem katalyticky aktivních RNA, tzv. [[ribozym]]ů: bylo zjištěno, že v [[ribozom]]u{{Citace periodika | příjmení = Cech | jméno = TR. | titul = Structural biology. The ribosome is a ribozyme. | periodikum = Science | ročník = 289 | číslo = 5481 | strany = 878–9 | měsíc = Aug | rok = 2000 | doi = | pmid = 10960319}} a [[RNáza P|RNáze P]]{{Citace periodika | příjmení = Kikovska | jméno = E. | příjmení2 = Svärd | jméno2 = SG. | příjmení3 = Kirsebom | jméno3 = LA. | titul = Eukaryotic RNase P RNA mediates cleavage in the absence of protein. | periodikum = Proc Natl Acad Sci U S A | ročník = 104 | číslo = 7 | strany = 2062–7 | měsíc = Feb | rok = 2007 | doi = 10.1073/pnas.0607326104 | pmid = 17284611}} (zodpovědné za zrání tRNA) je v katalytickém centru právě molekula RNA. [17] => [18] => Během toho pokračoval další výzkum a byly objeveny [[nekódující RNA]], ribozomální RNA sdílená všemi živými organismy začala být využívána pro určení evoluční příbuznosti, bylo zjištěno, že RNA je po své syntéze složitě upravována, například [[splicing|sestřihem]] nekódujících [[intron]]ů, [[polyadenylace|polyadenylací]] nebo například [[RNA editace|editací]] a regulována procesem [[RNA interference]]. Výzkum RNA pomohl odhalit podstatu celé řady klíčových biologických procesů a za studium RNA byla [[Nobelova cena]] udělena více než 30 lidem. [19] => [20] => V současnosti probíhá bouřlivý výzkum na mnoha polích biologie RNA. Bádá se například v oblasti propojení molekul RNA a [[epigenetika|epigenetických regulací]] či na poli [[RNA interference]]. Projekt [[ENCODE]] zase odhalil, že zatímco pouze asi 1,5 % lidského genomu přímo kóduje proteiny, tak až 80 % genomu může být přepisována do podoby RNA. Některé léky využívané v léčbě jsou založeny na RNA, ve fázi klinického testování je přes 50 takových potenciální léků.{{Citace periodika | příjmení = Burnett | jméno = JC. | příjmení2 = Rossi | jméno2 = JJ. | titul = RNA-based therapeutics: current progress and future prospects. | periodikum = Chem Biol | ročník = 19 | číslo = 1 | strany = 60–71 | měsíc = Jan | rok = 2012 | doi = 10.1016/j.chembiol.2011.12.008 | pmid = 22284355}} Schválen byl zatím pouze RNA [[aptamer]] Pegaptanib využívaný pro léčbu některých typů [[makulární degenerace]], a to roku 2004 v USA a v EU o rok později,{{Citace elektronické monografie | titul = Macugen pegaptanib | vydavatel = European Medicines Agency | datum_přístupu = 2014-04-01 | url = http://www.ema.europa.eu/docs/en_GB/document_library/EPAR_-_Summary_for_the_public/human/000620/WC500026216.pdf | jazyk = en | url archivu = https://web.archive.org/web/20131213072603/http://www.ema.europa.eu/docs/en_GB/document_library/EPAR_-_Summary_for_the_public/human/000620/WC500026216.pdf | datum archivace = 2013-12-13 | nedostupné = ano }}{{Citace periodika | příjmení = Keefe | jméno = AD. | příjmení2 = Pai | jméno2 = S. | příjmení3 = Ellington | jméno3 = A. | titul = Aptamers as therapeutics. | periodikum = Nat Rev Drug Discov | ročník = 9 | číslo = 7 | strany = 537–50 | měsíc = Jul | rok = 2010 | doi = 10.1038/nrd3141 | pmid = 20592747}} a léky založené na [[antisense RNA]]: Fomivirsen, [[antivirotikum]] proti [[Lidský cytomegalovirus|lidskému cytomegaloviru]],{{Citace elektronické monografie | titul = Vitravene fomivirsen) | vydavatel = drugs.com | datum_přístupu = 2014-04-01 | url = http://www.drugs.com/cons/vitravene.html | jazyk = en}} a Mipomersen proti [[familiární hypercholesterolemie|familiární hypercholesterolemii]].{{Citace periodika | příjmení = Hair | jméno = P. | příjmení2 = Cameron | jméno2 = F. | příjmení3 = McKeage | jméno3 = K. | titul = Mipomersen sodium: first global approval. | periodikum = Drugs | ročník = 73 | číslo = 5 | strany = 487–93 | měsíc = Apr | rok = 2013 | doi = 10.1007/s40265-013-0042-2 | pmid = 23564617}} Zajímavé se zdá především terapeutické využití [[RNA interference]], která představuje alternativu ke klasické [[genová terapie|genové terapii]], všechny potenciální léky tohoto typu jsou ale zatím ve fázi klinického testování.{{Citace periodika | příjmení = Pereira | jméno = TC. | příjmení2 = Lopes-Cendes | jméno2 = I. | titul = Emerging RNA-based drugs: siRNAs, microRNAs and derivates. | periodikum = Cent Nerv Syst Agents Med Chem | ročník = 12 | číslo = 3 | strany = 217–32 | měsíc = Sep | rok = 2012 | doi = | pmid = 22697266}} [21] => [22] => == Stavba == [23] => [[Soubor:RNA chemical structure.GIF|náhled|vlevo|Struktura RNA. 5'→3' ukazuje orientaci cukr-fosfátové kostry, čísla označují pozici uhlíku: Na pozici 1' je navázaná báze (zde [[guanin]]), na pozici 2' je přítomná reaktivní skupina -OH, která je v DNA nahrazena vodíkem]] [24] => [[Soubor:Difference DNA RNA-CS.svg|upright=1.3|náhled|Rozdíl ve struktuře RNA a DNA]] [25] => [26] => === Chemická struktura === [27] => Ribonukleová kyselina je [[biopolymer]] tvořený [[ribonukleotid]]y, což jsou látky složené z [[nukleová báze|nukleové báze]] ([[adenin]] (A), [[guanin]] (G), [[cytosin]] (C) nebo [[uracil]] (U)), [[pentóza|pětiuhlíkatého]] [[monosacharidy|monosacharidu]] [[ribóza|ribózy]] a jednoho zbytku [[kyselina fosforečná|kyseliny fosforečné]]. Samotná nukleová báze napojená na ribózu se nazývá [[ribonukleosid]], až jeho fosforylovaná forma nacházející se v RNA je [[ribonukleotid]]. V kostře RNA se střídá [[ribóza]] s [[fosforečnany|fosfátovou skupinou]], které jsou vzájemně [[kovalentní vazba|kovalentně]] propojené [[fosfodiesterová vazba|fosfodiesterovou vazbou]]. Na ribózu jsou v pozici 1' připojeny [[glykosidová vazba|glykosidickou vazbou]] [[nukleová báze|nukleové báze]], které představují vlastní jednotky [[dědičnost]]i a právě pomocí nich je v RNA zapsána informace. První tři báze jsou totožné s těmi, které se nacházejí v DNA, ale [[thymin]] přítomný v DNA je nahrazen [[uracil]]em, který se od [[thymin]]u liší nepřítomností [[methyl]]ové skupiny. [28] => [29] => Dalším významným rozdílem je to, že ribóza nesená v RNA má oproti [[deoxyribóza|deoxyribóze]] tvořící DNA na pozici 2' [[hydroxyl]]ovou (OH) skupinu. RNA je kvůli volné 2' OH skupině výrazně [[Chemická reakce|reaktivnější]] a flexibilnější, ale také nestabilnější a v zásaditém prostředí dochází k [[hydrolýza|hydrolýze]] [[fosfodiesterová vazba|fosfodiesterové vazby]] blízkou -OH skupinou, což vyvolává rozštěpení kostry RNA.{{Citace periodika | příjmení = Mikkola | jméno = Satu | titul = The mechanism of the metal ion promoted cleavage of RNA phosphodiester bonds involves a general acid catalysis by the metal aquo ion on the departure of the leaving group | periodikum = Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2 | číslo = 8 | datum = 1999-01-01 | strany = 1619–1626 | doi = 10.1039/a903691a | spoluautoři=Stenman, Eeva; Nurmi, Kirsi; Yousefi-Salakdeh, Esmail; Strömberg, Roger; Lönnberg, Harri}} Kromě toho je RNA citlivější k degradaci řadou [[enzym]]ů. Reaktivita RNA jí ovšem umožňuje v mnohých případech působit jako [[katalyzátor]] chemických reakcí – takovým molekulám RNA se říká [[ribozym]]y.{{Citace periodika | příjmení = Zadražil | jméno = Stanislav | titul = Ribonukleové kyseliny. Věčné „druhé“ mezi nukleovými kyselinami | periodikum = Živa | číslo = 3 | datum = 2007 | strany = 98 | url = http://ziva.avcr.cz/2007-3/ribonukleove-kyseliny-vecne-druhe-mezi-nukleovymi-kyselinami.html | datum_přístupu = 2013-08-14}} [30] => [31] => V porovnání s DNA, která vytváří v drtivé většině případů tzv. [[dvoušroubovice|dvoušroubovici]] (složenou ze dvou [[komplementarita|komplementárních]] vláken), vytváří RNA většinou kratší jednoduchá vlákna, která jsou obvykle jednovláknová. Vyskytuje se i [[dvouvláknová RNA]], která zaujímá dvoušroubovici, pro niž je typické prostorové uspořádání [[A-forma|A-formy]]. RNA je ovšem díky své flexibilitě schopna vytvářet bohaté [[sekundární struktura|sekundární]] a [[terciární struktura|terciární struktury]], jejichž variabilita je v porovnání s DNA výrazně bohatší. [32] => [33] => === Modifikace RNA v buňkách === [34] => [[Soubor:Synthesis of Pseudouridine-CS.svg|náhled|vlevo|upright=1.1|Přeměna [[uridin]]u na [[pseudouridin]], příklad běžné modifikace báze v RNA]] [35] => Do RNA jsou při [[translace (biologie)|translaci]] vneseny pouze čtyři základní báze, následnou modifikací báze nebo ribózy ale vzniká celá řada dalších ribonukleotidů, což rozšiřuje variabilitu molekul RNA. V současné době je známo více než 100 modifikovaných ribonukleotidů, přičemž nejčastější modifikací je [[2'-O-methylace]] ribózy, která je nezbytná pro funkci [[ribozom]]u a [[spliceozom|spliceosomu]],{{Citace periodika | příjmení = Kiss | jméno = T. | titul = NEW EMBO MEMBER'S REVIEW: Small nucleolar RNA-guided post-transcriptional modification of cellular RNAs | periodikum = The EMBO Journal | ročník = 20 | číslo = 14 | datum = 2001 | strany = 3617–3622 | doi = 10.1093/emboj/20.14.3617}} a nejvíce různých modifikací se dá nalézt v molekule [[tRNA]].{{Citace periodika | příjmení = Cantara | jméno = W. A. | titul = The RNA modification database, RNAMDB: 2011 update | periodikum = Nucleic Acids Research | ročník = 39 | číslo = Database | datum = 2010-11-10 | strany = D195–D201 | doi = 10.1093/nar/gkq1028 | spoluautoři=Crain, P. F.; Rozenski, J.; McCloskey, J. A.; Harris, K. A.; Zhang, X.; Vendeix, F. A. P.; Fabris, D.; Agris, P. F.}} Mezi nejčastější příklady nestandardních složek RNAModifikace RNA se většinou z chemického pohledu popisují na úrovni ribonukleosidů, modifikace ovšem v buňce vznikají až na hotové RNA, tedy na úrovni ribonukleotidů patří [[dihydrouridin]] (D), který má destabilizační efekt na strukturu RNA, [[pseudouridin]] (Ψ), což je uridin připojený na ribózu neobvykle na své 5' pozici (viz obrázek), jeho role je naopak stabilizace struktury RNA díky své schopnosti tvořit navíc další [[vodíková vazba|vodíkový můstek]] a silnější [[patrové interakce]]. [[Inosin]] (I) v tRNA umožňuje i nestandardní, tzv. [[Wobbling|kolísavé párování bází]] a někdy je využíván ke změně sekvence mRNA při procesu editace RNA.{{Citace periodika | příjmení = Zinshteyn | jméno = Boris | titul = Adenosine-to-inosine RNA editing | periodikum = Wiley Interdisciplinary Reviews: Systems Biology and Medicine | ročník = 1 | číslo = 2 | datum = 2009-09-01 | strany = 202–209 | doi = 10.1002/wsbm.10 | spoluautoři=Nishikura, Kazuko}} V RNA se dále často vyskytuje [[5-methylcytidin]] (m5C), který v tRNA ovlivňuje funkčnost a v rRNA zvyšuje přesnost translace, jeho funkce v RNA ale není příliš prozkoumaná{{Citace periodika | příjmení = Squires | jméno = JE. | příjmení2 = Patel | jméno2 = HR. | příjmení3 = Nousch | jméno3 = M. | spoluautoři = et al. | titul = Widespread occurrence of 5-methylcytosine in human coding and non-coding RNA. | url = https://archive.org/details/pubmed-PMC3367185 | periodikum = Nucleic Acids Res | ročník = 40 | číslo = 11 | strany = 5023–33 | měsíc = Jun | rok = 2012 | doi = 10.1093/nar/gks144 | pmid = 22344696}} (naopak její výskyt v DNA je významný [[epigenetika|epigenetický znak]]). I když [[thymin]] nebývá do RNA zařazen přímo při její syntéze, vyskytuje se velmi často v takzvaném TΨC rameni [[tRNA]], v případě RNA se ale tento nukleosid kvůli jednoznačnosti nazývá [[ribothymidin]] nebo 5-methyluridin a ne thymidin. Další významnou modifikací je [[7-methylguanosin]] (m7G), což je nukleosid tvořící neobvyklou strukturu [[5' čepička|5' čepičky]], která chrání [[direkcionalita|5' konec]] eukaryotních mRNA, 7-methylguanosin je navíc připojen k následujícímu ribonukleotidu neobvyklou 5′ – 5′ trifosfátovou vazbou. [36] => [37] => === Strukturní motivy v RNA === [38] => [39] => ==== Základní strukturní motivy ==== [40] => [[Soubor:TRNA-Phe yeast 1ehz.png|náhled|upright=1.2|vpravo|[[TRNA|Transferová RNA]] ilustruje, jak i složitá prostorová struktura může být tvořena jednoduchými elementy]] [41] => Funkce RNA není určena pouze pořadím jejích bází, ale podobně jako u proteinů i její strukturou. RNA dokáže pomocí párování bází a [[patrové interakce|patrových interakcí]] v rámci svého řetězce vytvářet stejné typy struktur jako DNA, díky flexibilitě kolem své [[glykosidová vazba|glykosidické vazby]] a schopnosti vytvářet další [[vodíková vazba|vodíkový můstek]] ale může zaujímat i mnohem složitější uspořádání. [42] => [43] => Mezi nejčastější typy prostorového uspořádání RNA patří: [44] => * [[dvoušroubovice]], v případě RNA ovšem pouze tzv. [[A-forma|A-formy]], která je ve srovnání s [[B-forma|B-formou]] běžnou v DNA širší, má více plochý tvar, hlubší velký žlábek a méně hluboký malý žlábek. [45] => * [[vlásenka (strukturní motiv)|vlásenka]] [46] => * vyboulená smyčka vznikající ve dvoušroubovici při lokálním nedokonalém párování bází [47] => * [[pseudouzel]] vytvářející několik interakcí v rámci jedné molekuly a ''[[kissing loops]]'' (tj. „líbající se smyčky“) vznikající mezi různými molekulami [48] => * [[trojšroubovice]], ve které se do klasické dvoušroubovice připojí další vlákno, nejčastěji do [[Žlábek (DNA)|malého žlábku]] [49] => * [[G-kvadruplex]], podobně jako v případě DNA [50] => [51] => [52] => Soubor:DsRNA (1H1K).png|Dvouvláknová RNA tvořená polyuracilem a polyadeninem. (PDBID:1H1K) [53] => Soubor:Stem-loop.svg|Příklad vlásenky [54] => Soubor:Pseudoknot.svg|Schematické zobrazení pseudouzlu [55] => Soubor:PseudoknotFold.svg|Způsob vzniku pseudouzlu [56] => Soubor:Pseudoknot 1YMO.png|Reálný příklad pseudouzlu, dvě různá zobrazení [57] => Soubor:Kissing-loop-interaction.jpg|Schematické znázornění struktury ''kissing loops'' [58] => [59] => [60] => ==== Složitější struktury ==== [61] => [[Soubor:50S-subunit_of_the_ribosome_3CC2.png|vpravo|náhled|Struktura velké podjednotky [[ribozom]]u z [[archea]] ''[[Haloarcula marismortui]]'', RNA okrově, proteiny modře, aktivní místo červeně]] [62] => Složitější typy struktur se vytvářejí jak pomocí párování bází mezi jednotlivými částmi molekuly, tak i využíváním dalších interakcí, například [[patrové interakce|patrových interakcí]] mezi ribonukleotidy v různých částech molekuly (tzv. koaxiální skládání) nebo využívání kovových [[ion]]tů pro stabilizaci řetězce. RNA je také schopná, v mnohem větším rozsahu než DNA, využívat nestandardní typy párování bází, jako je [[Párování bází|hoogsteenovské párování]] nebo [[kolísavé párování bází]]. Kromě uspořádaných oblastí mají pro funkci RNA význam i oblasti bez stabilní struktury, podobně jako u [[neuspořádaná oblast|neuspořádaných oblastí]] proteinů. Neuspořádané oblasti jsou často místem vazby [[RNA-vazebný protein|RNA-vazebných proteinů]] nebo jiných RNA (například při vazbě mezi tRNA a mRNA) a jsou preferovaným cílem [[RNA interference]].{{Citace periodika | příjmení = Hall | jméno = Kathleen B | titul = RNA in motion | periodikum = Current Opinion in Chemical Biology | ročník = 12 | číslo = 6 | datum = 2008-12-01 | strany = 612–618 | doi = 10.1016/j.cbpa.2008.09.033}} První molekulou RNA se zjištěným prostorovým uspořádáním byla tRNA, a za určení přesné prostorové struktury ribozomu byla roku 2009 udělena [[Nobelova cena za chemii]].{{Citace elektronické monografie | titul = The Nobel Prize in Chemistry 2009 | vydavatel = http://www.nobelprize.org | datum_přístupu = 2014-04-06 | url = http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2009/ | jazyk = en}} [63] => [64] => == Funkce == [65] => {{podrobně|Seznam typů RNA}} [66] => Ribonukleová kyselina plní v buňkách mnoho možných úloh. Může například nést informaci o stavbě proteinů, jako je tomu v případě [[mRNA]]. Většina RNA přítomná v buňce (kolem 98 %{{Citace periodika | příjmení = Mattick | jméno = J. S. | titul = Non-coding RNAs: the architects of eukaryotic complexity | periodikum = EMBO Reports | ročník = 2 | číslo = 11 | datum = 2001 | strany = 986–991 | doi = 10.1093/embo-reports/kve230}}) je ovšem tzv. [[nekódující RNA|nekódující]] a má v buňce naprosto odlišnou roli. RNA může také, podobně jako bílkovinné [[enzym]]y, plnit [[katalyzátor|katalytickou]] (často [[autokatalýza|autokatalytickou]]) funkci, taková enzymaticky fungující RNA se nazývá [[ribozym]]. Pro [[RNA viry]] slouží RNA, ať už jednovláknová nebo dvouvláknová, pro uložení vlastní genetické informace. [67] => [68] => === Čtení genetického kódu === [69] => {{podrobně|translace (biologie)|genetický kód}} [70] => [[Soubor:Ribosome mRNA translation cs.svg|náhled|upright=1.3|Schéma translace, při které je na ribozomu [[translace (biologie)|překládána]] mRNA do proteinů]] [71] => Informace potřebné pro tvorbu proteinů živými organismy jsou v buňkách uloženy na DNA ve formě [[gen]]ů, které kódují molekulu [[mRNA]] sloužící jako prostředník. Proces překladu mRNA do proteinů probíhá podle souboru pravidel nazývaných [[genetický kód]], která jsou z velké části uváděna do praxe právě molekulami RNA: [72] => [73] => [[mRNA|Mediátorová RNA]] (mRNA, z angl. ''messenger RNA'') je přepisována podle sekvence DNA (u [[eukaryota|eukaryot]] je pak exportována do [[cytoplazma|cytoplazmy]]) a využita pro překlad do [[Bílkovina|proteinů]]. mRNA je nejdříve [[translace (biologie)|přepisována]] jako prekurzor ([[hnRNA]]), který často obsahuje nekódující oblasti, [[intron]]y. Zralá mRNA stále obsahuje [[nepřekládaná oblast|nepřekládané oblasti]] s regulačními funkcemi a u eukaryot je na koncích opatřena [[5' čepička|čepičkou]] a [[poly(A) konec|poly(A) koncem]], které dále určující její osud v buňce. Samotná kódující oblast nese kodóny tvořené nepřekrývajícími se trojicemi [[nukleotid]]ů, podle kterých jsou připojeny příslušné aminokyseliny, a [[start kodon]] a [[stop kodon]] určující začátek a konec transkripce. Aktivně překládaná mRNA je u eukaryot pomocí proteinů rozpoznávajících poly(A) konec a čepičku spojena do pseudokružnice, což umožňuje ribozomům po ukončení translace a jejich odpadnutí rychle znovu nalézt začátek transkripce. Takovou mRNA navíc často překládá více ribozomů najednou a společně tvoří útvar zvaný [[polyzom]]. [74] => [75] => [[tRNA]] (transferová RNA) připojuje specifickou aminokyselinu do rostoucího polypeptidového řetězce při translaci. Slouží jako adaptér pro nabitou [[aminokyselina|aminokyselinu]] a umožňuje [[translace (biologie)|překlad]] informace z úrovně nukleových kyselin do úrovně proteinů, přičemž samotné rozpoznání probíhá podle [[párování bází]] v dvojici [[Genetický kód#Kodon|kodon]]-[[antikodon]]. V molekule tRNA je průměrně 17 % bází modifikováno,{{Citace periodika | příjmení = Jackman | jméno = Jane E. | titul = Transfer RNA modifications: nature's combinatorial chemistry playground | periodikum = Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA | ročník = 4 | číslo = 1 | datum = 2013-01-01 | strany = 35–48 | doi = 10.1002/wrna.1144 | spoluautoři=Alfonzo, Juan D.}} což mimo jiné umožňuje [[Antikodon#Wobbling|kolísavé párování bází]], tedy i jiné než klasické [[Párování bází#Watson-Crickovské párování|Watson-crickovské párování]]. Jedna tRNA je proto často schopna rozpoznávat více různých kodónů patřících jedné aminokyselině, což je příčinou [[Genetický kód#Degenerovaný genetický kód|degenerovanosti genetického kódu]]. [76] => [77] => [[rRNA]] (ribozomální RNA) je nejčastější molekulou RNA v buňce, u bakterií může tvořit 95–98 % celkové RNA.{{Citace periodika | příjmení = Peano | jméno = Clelia | titul = An efficient rRNA removal method for RNA sequencing in GC-rich bacteria | periodikum = Microbial Informatics and Experimentation | ročník = 3 | číslo = 1 | datum = 2013-01-01 | strany = 1 | doi = 10.1186/2042-5783-3-1 | spoluautoři=Pietrelli, Alessandro; Consolandi, Clarissa; Rossi, Elio; Petiti, Luca; Tagliabue, Letizia; De Bellis, Gianluca; Landini, Paolo}} rRNA je významná jednak svou stavební funkcí v ribozomu, který je tvořen z velké části právě rRNA, jednak tím, že rRNA je zodpovědná za katalytickou aktivitu ribozomu. Důvodů, proč má v ribozomu katalytickou aktivitu RNA a ne protein, může být několik, podle evolučního vysvětlení (tzv. [[RNA svět|hypotézy RNA světa]]) byly první proteiny syntetizovány výhradně ribonukleovou kyselinou (bez pomoci proteinů, které se připojily až později) a rRNA už nebyla nikdy nahrazena. Biochemicky se tento fenomén dá vysvětlit tak, že RNA snadno mění konformaci a umožňuje tak nezbytný pohyb ribozomu; navíc právě RNA je nejvhodnější pro specifické rozpoznání dalších RNA řídících syntézu RNA (mRNA a tRNA) pomocí [[párování bází]] a dalších interakcí typických pro nukleové kyseliny. [78] => [79] => Kromě těchto RNA pro proteosyntézu nezbytných se vyskytují další RNA, které ji přímo regulují. Příkladem je [[transferová-mediátorová RNA]] (tmRNA), která u řady bakterií a v [[plastid]]ech{{Citace periodika | příjmení = Gueneau de Novoa | jméno = P. | příjmení2 = Williams | jméno2 = KP. | titul = The tmRNA website: reductive evolution of tmRNA in plastids and other endosymbionts. | periodikum = Nucleic Acids Res | ročník = 32 | číslo = Database issue | strany = D104-8 | měsíc = Jan | rok = 2004 | doi = 10.1093/nar/gkh102 | pmid = 14681369}} slouží k záchraně „zaseknutého“ ribozomu, k němuž se naváže jako tRNA a je jím přepsána do podoby značky pro degradaci vznikajícího proteinu, což ribozom uvolní.{{Citace periodika | příjmení = Keiler | jméno = KC. | titul = Biology of trans-translation. | url = https://archive.org/details/sim_annual-review-of-microbiology_2008_62/page/133 | periodikum = Annu Rev Microbiol | ročník = 62 | číslo = | strany = 133–51 | měsíc = | rok = 2008 | doi = 10.1146/annurev.micro.62.081307.162948 | pmid = 18557701}} Dalším příkladem je [[7SL RNA]] vyskytující se v [[signál rozpoznávající částice|signál rozpoznávající částici]], 7SL RNA pravděpodobně slouží k zastavení proteosyntézy v průběhu tzv. [[kotranslační translokace]] proteinů určených k [[sekrece|produkci ven z buňky]].{{Citace periodika | příjmení = Nagai | jméno = K. | titul = NEW EMBO MEMBER'S REVIEW: Structure, function and evolution of the signal recognition particle | periodikum = The EMBO Journal | ročník = 22 | číslo = 14 | datum = 2003-07-15 | strany = 3479–3485 | doi = 10.1093/emboj/cdg337}} [80] => [81] => === Regulace genové exprese === [82] => {{podrobně|RNA interference}} [83] => [[Soubor:MiR-137_secondary_structure.png|náhled|vlevo|Prekurzor pro [[mir-137|miRNA-137]], která reguluje mechanismem [[RNA interference]] [[buněčný cyklus]] řady buněk, čímž působí jako [[tumor supresorový gen]]. Dvouvláknové úseky této molekuly způsobují, že je tato molekula rozštěpena a použita aparátem RNA interference]] [84] => [[Soubor:MirR-155 and AGT1R.png|náhled|vpravo|upright=1.1|Zralá molekula miRNA párující s mRNA pro receptor [[Angiotenzin|angiotensinu]]. Protože není párování dokonalé po celé délce miRNA, nedochází proto k rozštěpení této mRNA, ale pouze k zastavení její translace]] [85] => [[Soubor:Curlycat02.jpg|náhled|vpravo|upright=1.2|Za vznik typického zbarvení [[želvovinová kočka|želvovinových koček]] je zodpovědná [[inaktivace chromozomu X]] vyvolaná dlouhou nekódující RNA jménem [[XIST]]]] [86] => Kromě toho, že RNA zajišťuje čtení genetického kódu, je také schopná tento proces i dále regulovat. U eukaryot je nejvýznamnějším mechanismem takzvaná [[RNA interference]] probíhající na úrovni [[posttranskripční regulace]]. Při RNA interferenci je rozštěpena dvouvláknová molekula RNA a jedno z jejích vláken je vneseno do komplexu [[RISC (komplex)|RISC]]. Pokud se v buňce vyskytne molekula RNA plně [[Párování bází|komplementární]] s vláknem RNA neseném v komplexu [[RISC (komplex)|RISC]], je tato molekula rozštěpena komplexem RISC, pokud je ale druhé vlákno komplementární pouze částečně, mRNA není degradována, ale je zabráněno její [[translace (biologie)|translaci]]. [87] => [88] => RNA interferenci řídí dva hlavní typy RNA: [[siRNA]] (''short interfering RNA'') a [[miRNA]] (''microRNA''). siRNA vzniká z dvouvláknové RNA především vnějšího původu (většinou [[dsRNA viry]]). Protože je v tomto případě do RISC vneseno jedno z vláken dsRNA, druhé z vláken je tedy plně komplementární a cizorodá dsRNA je proto komplexem RISC rozštěpena. [[miRNA]] je naopak kódována buňkou, ať už samostatnými geny pro miRNA, oblastmi uvnitř [[intron]]ů genů kódujících protein nebo geny pro jinou [[nekódující RNA]]. miRNA reguluje genovou expresi tak, že zabraňuje translaci těch mRNA, se kterými nedokonale páruje (příklad viz obrázek). Tento mechanismus se nazývá ''RNA silencing''. Podle [[bioinformatika|bioinformatických]] analýz se zdá, že až 60 % lidských genů může být regulováno pomocí miRNA{{Citace periodika | příjmení = Friedman | jméno = R. C. | titul = Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs | periodikum = Genome Research | ročník = 19 | číslo = 1 | datum = 2008-10-29 | strany = 92–105 | doi = 10.1101/gr.082701.108 | spoluautoři=Farh, K. K.-H.; Burge, C. B.; Bartel, D. P.}} a probíhá intenzivní výzkum propojení miRNA a různých nemocí, například [[rakovina|rakoviny]].{{Citace periodika | příjmení = Li | jméno = Chunsheng | titul = Therapeutic MicroRNA Strategies in Human Cancer | periodikum = The AAPS Journal | ročník = 11 | číslo = 4 | datum = 2009-10-29 | strany = 747–757 | doi = 10.1208/s12248-009-9145-9 | spoluautoři=Feng, Yi; Coukos, George; Zhang, Lin}} [89] => [90] => Kromě zmíněných dvou hlavních skupin se rozlišují i další typy RNA řídících RNA interferenci, jako jsou [[piRNA]] hrající roli v obraně proti [[retrotranspozon]]ům a siRNA pocházející z repetitivních sekvencí ([[rasiRNA]]). Pro výzkumné nebo léčebné účely se používá umělá [[shRNA]] (''small hairpin RNA''), což jsou krátké molekuly RNA tvořící [[vlásenka (strukturní motiv)|vlásenku]], která je rozeznána a dále zpracována aparátem RNA interference stejně jako prekurzory siRNA nebo miRNA.{{Citace periodika | příjmení = Paddison | jméno = P. J. | titul = Short hairpin RNAs (shRNAs) induce sequence-specific silencing in mammalian cells | periodikum = Genes & Development | ročník = 16 | číslo = 8 | datum = 2002 | strany = 948–958 | doi = 10.1101/gad.981002}} I když je RNA interference známá pouze z eukaryot, řada bakterií a [[archea|archeí]] má pro obranu proti [[bakteriofág]]ům a dalším parazitickým DNA elementům vyvinut funkční analog RNA interference zvaný [[CRISPR]] systém.{{Citace periodika | příjmení = Horvath | jméno = P. | příjmení2 = Barrangou | jméno2 = R. | titul = CRISPR/Cas, the immune system of bacteria and archaea. | periodikum = Science | ročník = 327 | číslo = 5962 | strany = 167–70 | měsíc = Jan | rok = 2010 | doi = 10.1126/science.1179555 | pmid = 20056882}} [91] => [92] => Regulace genové exprese pomocí RNA ale probíhá na mnoha úrovních, například ovlivňováním uspořádání genomu v jádře. Typickým příkladem je dlouhá nekódující RNA nazvaná [[XIST]], která u samic savců inaktivuje jeden z dvou [[chromozom X|chromozomů X]] tím, že jej obalí a zabrání aktivaci genů, které tento chromozom nese. [93] => [94] => === Katalytická funkce === [95] => [[Soubor:3IGI v1.png|upright=1.3|náhled|vpravo|Příklad katalytické molekuly RNA s bohatou [[terciární struktura|terciární strukturou]]. Sebevystřihující [[intron]] typu II z bakterie ''Oceanobacillus iheyensis''.{{Citace periodika | příjmení = Toor | jméno = N. | titul = Tertiary architecture of the Oceanobacillus iheyensis group II intron | periodikum = RNA | ročník = 16 | číslo = 1 | datum = 2009-12-01 | strany = 57–69 | doi = 10.1261/rna.1844010 | spoluautoři=Keating, K. S.; Fedorova, O.; Rajashankar, K.; Wang, J.; Pyle, A. M.}}]] [96] => {{podrobně|ribozym|RNA svět}} [97] => [[Katalyzátor|Katalytickou]] funkci mají v živých organismech především [[Bílkovina|proteinové]] [[enzym]]y, roste ale množství známých molekul RNA, které mají také [[Katalyzátor|katalytickou]] aktivitu, jedná se o tzv. [[ribozym]]y. Nejvýznamnějším zástupcem ribozymů je [[ribozom]] katalyzující [[peptidyltransferáza|peptidyltransferázovou]] reakci při vzniku proteinů. Nejčastější reakcí, kterou ribozymy katalyzují, je ovšem štěpení cukr-fosfátové kostry ve vlastní molekule, tyto ribozymy ale ''de facto'' nejsou katalyzátory, protože se v průběhu reakce spotřebují. Zajímavým příkladem ribozymů jsou uměle připravené peptidyltransferázy schopné katalyzovat tvorbu vazby mezi aminokyselinami{{Citace periodika | příjmení = Zhang | jméno = B. | příjmení2 = Cech | jméno2 = TR. | titul = Peptide bond formation by in vitro selected ribozymes. | periodikum = Nature | ročník = 390 | číslo = 6655 | strany = 96–100 | měsíc = Nov | rok = 1997 | doi = 10.1038/36375 | pmid = 9363898}} a umělé ribozymy schopné replikovat jiné molekuly RNA,{{Citace periodika | příjmení = Wochner | jméno = A. | titul = Ribozyme-Catalyzed Transcription of an Active Ribozyme | periodikum = Science | ročník = 332 | číslo = 6026 | datum = 2011-04-07 | strany = 209–212 | doi = 10.1126/science.1200752 | spoluautoři=Attwater, J.; Coulson, A.; Holliger, P.}} což slouží jako podpora hypotézy [[RNA svět]]a, podle které byla pro živé organismy první nositelka genetické informace právě RNA. Mezi dobře prozkoumané ribozymy patří [[RNáza P]] zodpovědná za zrání [[tRNA]] a [[sebevystřihující intron]]y, což jsou [[intron]]y (nekódující oblasti) vyskytující se v některých mRNA, tRNA nebo rRNA schopné vyštěpit sebe sama i bez pomoci proteinů. Ribozymy jsou relativně běžné u [[viroid]]ů a [[virusoid]]ů, kterým ribozymy štěpí lineární molekulu RNA nesoucí několik násobků jejich genomu, která vzniká při jejich [[Replikace DNA|replikaci]]. V současnosti probíhá klinické testování některých umělých ribozymů, které jsou potenciálně využitelné v léčbě rakoviny{{Citace periodika | příjmení = Chen | jméno = Z. | příjmení2 = Liu | jméno2 = N. | příjmení3 = Zhu | jméno3 = G. | spoluautoři = et al. | titul = Targeting of the anti-apoptotic gene survivin in human thyroid carcinoma. | url = https://archive.org/details/pubmed-PMC3573742 | periodikum = Int J Mol Med | ročník = 30 | číslo = 3 | strany = 465–72 | měsíc = Sep | rok = 2012 | doi = 10.3892/ijmm.2012.1046 | pmid = 22751750}} nebo virových onemocnění, jako je např. HIV.{{Citace periodika | příjmení = Khan | jméno = AU. | titul = Ribozyme: a clinical tool. | periodikum = Clin Chim Acta | ročník = 367 | číslo = 1–2 | strany = 20–7 | měsíc = May | rok = 2006 | doi = 10.1016/j.cca.2005.11.023 | pmid = 16426595}} [98] => [99] => === Řízení modifikace RNA === [100] => [[Soubor:RNasePimage wiki.png|náhled|vlevo|Molekula [[RNáza P|RNázy P]] (fialově) štěpící molekulu [[tRNA]] během jejího zrání. tRNA žlutě, pomocný protein modře, kovové ionty nezbytné pro katalýzu červeně. Podle [[Protein data bank|PDBID]]:3Q1R]] [101] => {{podrobně|RNA editace|posttranskripční modifikace|splicing}} [102] => Význam RNA pro buňku ilustruje také schopnost RNA modifikovat nebo řídit modifikaci jiných molekul RNA během jejich zrání. V rámci RNA zodpovědných za modifikace RNA je možno vyčlenit několik hlavních tříd [[nekódující RNA|nekódujících RNA]]: [103] => * [[snRNA]] (''small nuclear RNA'', „malá jaderná RNA“) je skupina RNA vyskytující se v jádře eukaryotních buněk, která se podílí na [[splicing|sestřihu]] prekurzorů mRNA v průběhu jejich zrání. snRNA vytváří [[ribonukleoprotein]]ové komplexy zvané [[spliceozom|spliceosom]] složené ze šesti různých molekul snRNA a 60–150 různých proteinů. snRNA v katalytickém místě spliceozomu je velmi podobná [[sebevystřihující intron|sebevystřihujícím intronům]] typu II a předpokládá se, že právě z nich spliceosom vznikl, v současnosti ale není jasné, jestli se jedná o ribozym, nebo má katalytickou aktivitu některý z proteinů.{{Citace periodika | příjmení = Valadkhan | jméno = S. | titul = Role of the snRNAs in spliceosomal active site. | periodikum = RNA Biol | ročník = 7 | číslo = 3 | strany = 345–53 | měsíc = | rok = | doi = | pmid = 20458185}} [104] => [105] => * [[snoRNA]] (''small nucleolar RNA'', „malá jadérková RNA“), vyskytující se v [[jadérko|jadérku]] (často se proto uvádí jako podtyp snRNA), řídí methylaci a pseudouridinylaci rRNA. Do takzvané H/ACA box rodiny snoRNA patří i RNA komponenta lidské [[telomeráza|telomerázy]], která slouží jako templát pro syntézu DNA v oblasti [[telomera|telomer]] procesem [[reverzní transkripce]].{{Citace periodika | příjmení = Trahan | jméno = C. | titul = Dyskeratosis congenita mutations in the H/ACA domain of human telomerase RNA affect its assembly into a pre-RNP | periodikum = RNA | ročník = 15 | číslo = 2 | datum = 2009-02-01 | strany = 235–243 | doi = 10.1261/rna.1354009 | spoluautoři=Dragon, F.}} [106] => [107] => * [[RNáza P]] je ribozym nezbytný pro jeden z kroků maturace [[tRNA]]. Vyskytuje se v podobě [[ribonukleoprotein]]u u bakterií, archeí i eukaryot, u všech skupin organismů je ale RNA katalyzátorem štěpení. [108] => [109] => * [[gRNA]] (''guide RNA)'' slouží k [[RNA editace|editaci RNA]], což je proces [[posttranskripční modifikace]] mRNA, která probíhá v [[kinetoplast]]ech [[bičivky|bičivek]] (k zástupcům patří například [[trypanosoma|trypanozomy]]). Při tomto typu editace dochází k přidání nebo odstranění [[uracil]]ů z molekuly mRNA podle sekvence gRNA. [110] => [111] => === Vazba malých molekul === [112] => [[Soubor:Aptamer biotin.png|náhled|vpravo|Struktura RNA [[aptamer]]u (žlutě), který je schopen specificky vázat [[vitamín H|biotin]]. Podle [[Protein data bank|PDBID]]:1F27.]] [113] => Schopnost RNA tvořit složité struktury jí umožňuje specificky vázat jiné molekuly, takové RNA se nazývají [[aptamer]]y. V přírodě jsou aptamery součástí tzv. ''[[riboswitch]]'' („RNA přepínač“), které jsou známé především z bakterií, ale vyskytují se i u rostlin a kvasinek. Riboswitch slouží jako přepínač na molekule mRNA, jejíž konformace se mění v závislosti na tom, jestli je v [[aptamer]]u navázaná cílová molekula. Typickým příkladem je [[lyzinový riboswitch]] nacházející se v řadě bakteriálních mRNA regulujících metabolismus lyzinu. Vazba lyzinu do struktury tvořící riboswitch signalizuje dostatek lyzinu a blokuje [[translace (biologie)|překlad]] těchto mRNA.{{Citace periodika | příjmení = Serganov | jméno = Alexander | titul = Structural insights into amino acid binding and gene control by a lysine riboswitch | periodikum = Nature | ročník = 455 | číslo = 7217 | datum = 2008 | strany = 1263–1267 | doi = 10.1038/nature07326 | spoluautoři=Huang, Lili; Patel, Dinshaw J.}} Aptamery je možné v laboratoři připravit metodou „evoluce ve zkumavce“ ([[SELEX]]), při které se z náhodné sady molekul RNA vyberou ty, které jsou schopny vázat požadovanou molekulu, ty se vyizolují, namnoží pomocí nepřesně kopírujících enzymů a proces se opakuje, některé takto získané RNA aptamery se v současnosti využívají jako léky. [114] => [115] => Některé [[ribozym]]y jsou schopny vázat malé molekuly, které jim slouží jako [[kofaktor (biochemie)|kofaktory]], podobně, jako je tomu u proteinových enzymů.{{Citace periodika | příjmení = Cochrane | jméno = JC. | příjmení2 = Strobel | jméno2 = SA. | titul = Riboswitch effectors as protein enzyme cofactors. | periodikum = RNA | ročník = 14 | číslo = 6 | strany = 993–1002 | měsíc = Jun | rok = 2008 | doi = 10.1261/rna.908408 | pmid = 18430893}} Ribozymy samotné jsou schopny katalyzovat jenom relativně omezený počet chemických reakcí, schopnost RNA vázat také jiné molekuly ale jejich schopnosti rozšiřuje.{{Citace periodika | příjmení = Bernhardt | jméno = HS. | titul = The RNA world hypothesis: the worst theory of the early evolution of life (except for all the others)(a). | url = https://archive.org/details/pubmed-PMC3495036 | periodikum = Biol Direct | ročník = 7 | číslo = | strany = 23 | měsíc = | rok = 2012 | doi = 10.1186/1745-6150-7-23 | pmid = 22793875}} [116] => [117] => === Dlouhé nekódující RNA === [118] => [[Soubor:XistRNADNAFISH.jpg|upright=1.2|náhled|vpravo|[[Inaktivace chromozomu X]] pomocí dlouhé nekódující RNA [[XIST]]. [[Fluorescenční in situ hybridizace|Fluorescenční ''in situ'' hybridizace]] detekující přítomnost [[XIST]] (červeně) a genu, který jej kóduje (žlutě), celková DNA modře ([[DAPI]]). Chromozom obalený dlouhou nekódující RNA XIST je inaktivovaný (Xi), neobalený chromozom zůstává aktivní (Xa)]] [119] => Dlouhé nekódující RNA ([[lncRNA]]) jsou [[nekódující RNA]] s délkou alespoň 200 nukleotidů.{{Citace periodika | příjmení = Perkel | jméno = JM. | titul = Visiting noncodarnia. | periodikum = Biotechniques | ročník = 54 | číslo = 6 | strany = 301, 303–4 | měsíc = Jun | rok = 2013 | doi = 10.2144/000114037 | pmid = 23750541}} Projekt [[ENCODE]] odhaduje, že jsou v lidském genomu zastoupeny v podobném počtu, jako geny kódující proteiny{{Citace periodika | příjmení = Johnsson | jméno = P. | příjmení2 = Lipovich | jméno2 = L. | příjmení3 = Grandér | jméno3 = D. | spoluautoři = et al. | titul = Evolutionary conservation of long non-coding RNAs; sequence, structure, function. | periodikum = Biochim Biophys Acta | ročník = 1840 | číslo = 3 | strany = 1063–71 | měsíc = Mar | rok = 2014 | doi = 10.1016/j.bbagen.2013.10.035 | pmid = 24184936}} a představují nejrozšířenější typ [[nekódující RNA]].{{Citace periodika | příjmení = Derrien | jméno = T. | příjmení2 = Guigó | jméno2 = R. | příjmení3 = Johnson | jméno3 = R. | titul = The Long Non-Coding RNAs: A New (P)layer in the Dark Matter. | periodikum = Front Genet | ročník = 2 | číslo = | strany = 107 | měsíc = | rok = 2011 | doi = 10.3389/fgene.2011.00107 | pmid = 22303401}} Tento typ RNA je většinou modifikován podobně, jako [[mRNA]], nese tedy [[5' čepička|5' čepičku]], je [[polyadenylace|polyadenylován]] a často [[splicing|sestřižen]]. Dlouhé nekódující RNA se vyskytují především v buněčném jádře,{{Citace periodika | příjmení = Derrien | jméno = T. | příjmení2 = Johnson | jméno2 = R. | příjmení3 = Bussotti | jméno3 = G. | spoluautoři = et al. | titul = The GENCODE v7 catalog of human long noncoding RNAs: analysis of their gene structure, evolution, and expression. | periodikum = Genome Res | ročník = 22 | číslo = 9 | strany = 1775–89 | měsíc = Sep | rok = 2012 | doi = 10.1101/gr.132159.111 | pmid = 22955988}} kde řídí tvorbu jaderných tělísek. U těchto tělísek je běžné, že se jejich jednotlivé komponenty vyskytují v malé koncentraci v celém jádře a shlukují se až tehdy, pokud buňka vyžaduje jejich větší aktivitu, v takovém případě jejich skládání většinou řídí právě dlouhé nekódující RNA.{{Citace periodika | příjmení = Mao | jméno = YS. | příjmení2 = Zhang | jméno2 = B. | příjmení3 = Spector | jméno3 = DL. | titul = Biogenesis and function of nuclear bodies. | periodikum = Trends Genet | ročník = 27 | číslo = 8 | strany = 295–306 | měsíc = Aug | rok = 2011 | doi = 10.1016/j.tig.2011.05.006 | pmid = 21680045}}{{Citace periodika | příjmení = Ip | jméno = JY. | příjmení2 = Nakagawa | jméno2 = S. | titul = Long non-coding RNAs in nuclear bodies. | periodikum = Dev Growth Differ | ročník = 54 | číslo = 1 | strany = 44–54 | měsíc = Jan | rok = 2012 | doi = 10.1111/j.1440-169X.2011.01303.x | pmid = 22070123}} Jedná se o [[Cajalovo tělísko|Cajalova tělíska]], která obsahují ''RNA specifické pro Cajalova tělíska'' ([[scaRNA]]), které řídí modifikaci malých jaderných RNA ([[snRNA]]) a malých jadérkových RNA ([[snoRNA]]), „[[jaderné skvrny]]“ obsahující [[NEAT2]] řídící úpravu [[snRNP|malých jaderných ribonukleoproteinů]], ze kterých se skládá funkční [[spliceozom|spliceosom]], a „[[paraspeckles]]“, jež jsou centrem [[RNA editace]] adenosin→inositol, které jsou vytvářeny kolem dlouhé nekódující RNA [[NEAT1]] [120] => [121] => Kromě toho dlouhé nekódující RNA ovlivňují přepis genetické informace tím, že regulují [[epigenetika|epigenetické modifikace]] v řídících oblastech genů.{{Citace periodika | příjmení = Nakagawa | jméno = S. | příjmení2 = Kageyama | jméno2 = Y. | titul = Nuclear lncRNAs as epigenetic regulators-beyond skepticism. | periodikum = Biochim Biophys Acta | ročník = 1839 | číslo = 3 | strany = 215–22 | měsíc = Mar | rok = 2014 | doi = 10.1016/j.bbagrm.2013.10.009 | pmid = 24200874}} Významná je především interakce s komplexem [[polycomb]], který je zodpovědný za [[epigenetika|epigenetické]] umlčení řady genů pomocí methylace [[histon]]ů a provází [[inaktivace X-chromozomu|inaktivaci chromozomu X]]. Asi pětina všech dlouhých nekódujících RNA interaguje s tímto komplexem a předpokládá se, že jsou nějakým způsobem zodpovědné za výběr genu, jehož přepis má být umlčený. Jedním z nejlépe prostudovaných zástupců této třídy RNA je [[XIST]] vyvolávající u samic savců [[inaktivace X-chromozomu|inaktivaci chromozomu X]] tím, že obalí jeden ze dvou chromozomů X a zastaví čtení jeho genetické informace; jako jedna z mála přepisovaných oblastí zůstává okolí gen XIST. [122] => [123] => === Sobecká RNA === [124] => Některé molekuly RNA je možné vnímat jako molekulární parazity. Jsou totiž přítomny v organismu hostitele, někdy jsou dokonce kódovány jeho vlastním genomem, a často se množí na jeho úkor. Jedná se o [[RNA viry]] a [[retroviry]], [[retrotranspozon]]y a [[sebevystřihující intron]]y. V organismu často zabírají významnou část hostitelského genomu, u člověka zabírá [[nekódující DNA]] vzniklá činností těchto elementů téměř polovinu jeho genomu.{{Citace periodika | příjmení = International Human Genome Sequencing Consortium | titul = Initial sequencing and analysis of the human genome | periodikum = Nature | ročník = 409 | číslo = 6822 | datum = 2001-02-15 | strany = 860–921 | doi = 10.1038/35057062}} [125] => [126] => [[RNA viry]] v užším slova smyslu jsou zástupci [[virus|virů]], kterým RNA slouží jako nositelka genetické informace (viry způsobující [[Orthomyxoviridae|chřipku]], [[Klíšťová encefalitida|klíšťovou encefalitidu]], [[SARS]],…). [[Retroviry]] (např. [[HIV]]) mají ve svém genomu RNA, ale využívají [[reverzní transkripce|zpětný přepis RNA→DNA]], jsou schopny svůj genom vložit do genomu hostitele a u člověka tvoří jejich pozůstatky 5–8 % genomu. Retroviry mohou ztratit schopnost se šířit mezi hostiteli a stát se [[endogenní retrovirus|endogenními retroviry]]. Lidské endogenní retroviry jsou téměř neaktivní, jsou pravděpodobně schopny se šířit pouze mezi pohlavními buňkami svého hostitele.{{Citace periodika | příjmení = Belshaw | jméno = R. | příjmení2 = Pereira | jméno2 = V. | příjmení3 = Katzourakis | jméno3 = A. | spoluautoři = et al. | titul = Long-term reinfection of the human genome by endogenous retroviruses. | periodikum = Proc Natl Acad Sci U S A | ročník = 101 | číslo = 14 | strany = 4894–9 | měsíc = Apr | rok = 2004 | doi = 10.1073/pnas.0307800101 | pmid = 15044706}} Zajímavý případ lidského endogenního retroviru je [[HERV-W]] kódující protein [[syncytin]]; tento protein původně sloužil viru pro vstup do buněk, lidský organismus jej ale převzal a využívá jej pro fúzování buněk ([[trofoblast]]ů) v placentě.{{Citace periodika | příjmení = Dupressoir | jméno = A. | příjmení2 = Lavialle | jméno2 = C. | příjmení3 = Heidmann | jméno3 = T. | titul = From ancestral infectious retroviruses to bona fide cellular genes: role of the captured syncytins in placentation. | periodikum = Placenta | ročník = 33 | číslo = 9 | strany = 663–71 | měsíc = Sep | rok = 2012 | doi = 10.1016/j.placenta.2012.05.005 | pmid = 22695103}} Ještě jednodušší než endogenní retroviry jsou [[retrotranspozon]]y, což jsou úseky DNA schopné se přepsat do RNA a pak [[reverzní transkripce|zpětně přepsat]] do DNA; jejich činností vzniklo asi 42 % lidského genomu. [127] => [128] => Geny kódující proteiny často obsahují [[intron]]y, nekódující oblasti, které musí být v průběhu zrání [[mRNA]] [[splicing|vystřihnuty]]. V některých případech je vystřihnutí katalyzováno samotným intronem, jedná se tedy o [[sebevystřihující intron]]y. Ty velmi často kódují proteiny, které jim umožňuje šířit se genomem hostitele. Podle mechanismu sestřihu se rozlišují na typ I, který následně pro své množení zneužívá mechanismus [[oprava DNA|opravy DNA]] tak, že „opraví“ úsek hostitelské DNA podle své sekvence; typ II se většinou šíří [[reverzní transkripce|zpětným přepisem RNA→DNA]].{{Citace periodika | příjmení = Edgell | jméno = DR. | příjmení2 = Chalamcharla | jméno2 = VR. | příjmení3 = Belfort | jméno3 = M. | titul = Learning to live together: mutualism between self-splicing introns and their hosts. | periodikum = BMC Biol | ročník = 9 | číslo = | strany = 22 | měsíc = | rok = 2011 | doi = 10.1186/1741-7007-9-22 | pmid = 21481283}} Díky tomu, že jsou schopny se z [[mRNA]] vystřihnout, tak většinou významně nepoškozují hostitele. Je zajímavé, že mechanismus vyštěpování sebevystřihujících intronů typu II je velmi podobný eukaryotnímu [[spliceozom]]u a je pravděpodobné, že eukaryotní buňky získaly své introny tak, že se sebevystřihující introny typu II rozšířily z předchůdce [[mitochondrie]] do buňky eukaryot.{{Citace periodika | příjmení = Rogozin | jméno = IB. | příjmení2 = Carmel | jméno2 = L. | příjmení3 = Csuros | jméno3 = M. | spoluautoři = et al. | titul = Origin and evolution of spliceosomal introns. | periodikum = Biol Direct | ročník = 7 | číslo = | strany = 11 | měsíc = | rok = 2012 | doi = 10.1186/1745-6150-7-11 | pmid = 22507701}} [129] => [130] => == Osudy RNA v buňce == [131] => [132] => === Syntéza RNA a reverzní transkripce === [133] => [[Soubor:DNA transcription.jpg|náhled|vpravo|Schematický nákres syntézy RNA. Vlákno RNA je tvořeno podle jednoho z vláken DNA pomocí [[RNA polymeráza|RNA polymerázy]]]] [134] => {{podrobně|transkripce (DNA)|RNA polymeráza|centrální dogma molekulární biologie}} [135] => RNA je syntetizovaná enzymy [[RNA polymeráza]]mi (RNApol, RNAP) podle matrice DNA, případně RNA (například u virů). RNA polymerázy s pomocí [[transkripční faktor|transkripčních faktorů]] rozpoznávají specifické úseky DNA (tzv. [[promotor (genetika)|promotory]]), které označují počátek [[transkripce (DNA)|přepisu]] DNA na RNA. Zatímco v případě prokaryot a [[semiautonomní organela|semiautonomních organel]] eukaryot jsou veškeré RNA syntetizovány jedinou RNA polymerázou, u eukaryot se nachází více typů: [[RNA polymeráza I]] syntetizující [[rRNA]], [[RNA polymeráza II]] syntetizující [[hnRNA|prekurzor mRNA]], většinu [[snRNA]] a [[miRNA]] a [[RNA polymeráza III]] syntetizující [[tRNA]] a [[5S rRNA]]. Kromě těchto tří polymeráz společných pro eukaryota je ještě známá [[RNA polymeráza IV]] a [[RNA polymeráza V|V]], obě syntetizují [[siRNA]] v rostlinných buňkách. RNA může být syntetizována i podle RNA templátu pomocí [[RNA dependentní RNA polymeráza|RNA dependentních RNA polymeráz]], které jsou schopny replikovat viry, jejichž genom je tvořen právě RNA. [136] => [137] => Syntéza RNA pomáhá i v procesu [[replikace DNA]] – [[DNA polymeráza]] není schopna započít syntézu nového vlákna, proto speciální DNA dependentní RNA polymeráza zvaná [[primáza]] vytvoří krátký úsek RNA komplementární s DNA (takzvaný [[primer]]), na který může DNA polymeráza navázat. RNA je následně z DNA odstraněna a nahrazena DNA. [138] => [139] => RNA hraje také roli v případě syntézy DNA v procesu nazývaném [[reverzní transkripce]], ve kterém slouží jako templát. Eukaryotní buňky využívají reverzní transkripci pro vytvoření svých [[telomera|telomer]], což repetitivní oblasti chránící koncové oblasti chromozomů. Reverzní transkripci využívají také [[retroviry]], které přepisují svůj genom kódovaný v RNA do DNA, která slouží pro integraci do hostitelského genomu; virový genom je následně vytvořen procesem transkripce. [140] => [141] => === Úpravy RNA a její lokalizace === [142] => {{podrobně|posttranskripční modifikace}} [143] => Zatímco [[5' konec]] mRNA u [[archea|archeí]] není upraven{{Citace periodika | příjmení = Brown | jméno = JW. | příjmení2 = Reeve | jméno2 = JN. | titul = Polyadenylated, noncapped RNA from the archaebacterium Methanococcus vannielii. | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-bacteriology_1985-06_162_3/page/909 | periodikum = J Bacteriol | ročník = 162 | číslo = 3 | strany = 909–17 | měsíc = Jun | rok = 1985 | doi = | pmid = 2581934}} a u bakterií jej chrání pouze trifosfátová skupina{{Citace periodika | příjmení = Deana | jméno = A. | příjmení2 = Celesnik | jméno2 = H. | příjmení3 = Belasco | jméno3 = JG. | titul = The bacterial enzyme RppH triggers messenger RNA degradation by 5' pyrophosphate removal. | periodikum = Nature | ročník = 451 | číslo = 7176 | strany = 355–8 | měsíc = Jan | rok = 2008 | doi = 10.1038/nature06475 | pmid = 18202662}} a u obou skupin je [[polyadenylace]] [[5' konec|3' konce]] signál k degradaci,{{Citace monografie | příjmení = Cavicchioli | jméno = Ricardo. | příjmení2 = | jméno2 = | příjmení3 = | jméno3 = | titul = Archaea : molecular and cellular biolog | rok = 2007 | vydavatel = ASM Press | místo = Washington, DC | isbn = 978-1-55581-391-8 | strany = | kapitola = RNA processing}} v případě eukaryotních mRNA a dalších molekul RNA syntetizovaných [[RNA polymeráza II|RNA polymerázou II]] se vyskytuje řada [[posttranskripční modifikace|posttranskripčních úprav]], které většinou probíhají už v průběhu syntézy, jedná se vlastně o úpravy ''ko-transkripční''. Hlavní úpravy jsou přidání [[5' čepička|5' čepičky]], [[polyadenylace]] a [[splicing]]. Spřažení transkripce a úprav RNA zajišťuje [[fosforylace]] [[CTD|C-terminální domény RNA polymerázy II]], jejíž stav se liší během neaktivního stavu, začátku transkripce (signál pro připojení čepičky), v průběhu elongační fáze transkripce (vyhledávání míst sestřihu) a konce transkripce (rozštěpení rostoucí mRNA a signál pro polyadenylaci). mRNA, které chybí některá z potřebných modifikací, nebo která stále obsahuje nevyštěpené [[intron]]y, je degradována jadernými [[RNáza]]mi. Některé typy RNA (např. tRNA nebo rRNA) u všech domén života prochází složitým procesem „zrání“, při kterém dochází k jejich značným úpravám. [144] => [145] => Protože prokaryota nemají jádro, jejich RNA je hned po syntéze dostupná v cytoplasmě a v případě mRNA překládaná. U eukaryot je RNA po kontrole své kvality exportována na cílové místo, kde vykonává svou funkci, za samotný export jsou zodpovědné proteiny, které tvoří [[ribonukleoprotein]]ové komplexy s přenášenou mRNA.{{Citace periodika | příjmení = Hocine | jméno = S. | příjmení2 = Singer | jméno2 = RH. | příjmení3 = Grünwald | jméno3 = D. | titul = RNA processing and export. | periodikum = Cold Spring Harb Perspect Biol | ročník = 2 | číslo = 12 | strany = a000752 | měsíc = Dec | rok = 2010 | doi = 10.1101/cshperspect.a000752 | pmid = 20961978}} Cílové místo určují [[RNA vazebný protein|RNA vazebné proteiny]], které rozpoznávají signál na RNA směřující ji na dané místo v buňce, transportovány jsou tyto pomocné proteiny a RNA se přesunuje navázaná na ně.{{Citace periodika | příjmení = Martin | jméno = KC. | příjmení2 = Ephrussi | jméno2 = A. | titul = mRNA localization: gene expression in the spatial dimension. | periodikum = Cell | ročník = 136 | číslo = 4 | strany = 719–30 | měsíc = Feb | rok = 2009 | doi = 10.1016/j.cell.2009.01.044 | pmid = 19239891}} Tento jev je nejlépe pozorovatelný u velkých a složitých buněk, jako jsou [[oocyt|vajíčka]], raná [[embryo|embrya]] nebo [[neuron]]y, ale je společný pro všechny typy buněk.{{Citace periodika | příjmení = Blower | jméno = MD. | titul = Molecular insights into intracellular RNA localization. | periodikum = Int Rev Cell Mol Biol | ročník = 302 | číslo = | strany = 1–39 | měsíc = | rok = 2013 | doi = 10.1016/B978-0-12-407699-0.00001-7 | pmid = 23351709}} [146] => [147] => === Vazba na proteiny === [148] => {{Podrobně|RNA vazebný protein}} [149] => [[Soubor:RNA recognition motif in TDP-43 (4BS2).png|náhled|Motivy rozpoznávající RNA jsou v proteinech často přítomny několikrát za sebou, což zvyšuje sílu jejich vazby na RNA. Zde je lidský protein TDP-43 se dvěma ''motivy rozeznávajícími RNA''. RNA modrozeleně, [[alfa-helix]]y žlutě, [[beta-skládaný list|beta-listy]] rozeznávající molekulu RNA modře, ostatní oblasti proteinu zeleně]] [150] => Prakticky žádná RNA se v buňce nenachází volně, RNA se většinou vyskytuje v komplexu s proteiny, tedy jako [[ribonukleoprotein]]. Proteiny vázající se na RNA mají řadu funkcí, ať už degradaci RNA nebo naopak ochranu před ní, modifikují RNA, slouží jako adaptér pro jaderný export nebo naopak udržení v jádře, případně pro skládání do složitějších ribonukleoproteinových komplexů.{{Citace periodika | příjmení = Rougemaille | jméno = M. | příjmení2 = Villa | jméno2 = T. | příjmení3 = Gudipati | jméno3 = RK. | spoluautoři = et al. | titul = mRNA journey to the cytoplasm: attire required. | periodikum = Biol Cell | ročník = 100 | číslo = 6 | strany = 327–42 | měsíc = Jun | rok = 2008 | doi = 10.1042/BC20070143 | pmid = 18479253}} [151] => [152] => Proteinů vázajících RNA je celá řada, [[RNA-recognition motif]] (''motiv rozeznávající RNA'') je dokonce jeden z nejčastějších [[strukturní motiv|strukturních motivů]] v lidských proteinech.{{Citace periodika | příjmení = Cléry | jméno = A. | příjmení2 = Blatter | jméno2 = M. | příjmení3 = Allain | jméno3 = FH. | titul = RNA recognition motifs: boring? Not quite. | periodikum = Curr Opin Struct Biol | ročník = 18 | číslo = 3 | strany = 290–8 | měsíc = Jun | rok = 2008 | doi = 10.1016/j.sbi.2008.04.002 | pmid = 18515081}} Kromě toho, že ribonukleoproteiny jsou často velmi složité samy o sobě (například [[ribozom]]), tak se u eukaryotních organismů tyto komplexy dále shlukují do vyšších útvarů (jako je například [[jadérko]]). Předpokládá se, že vznik těchto složitějších struktur souvisí s nezbytností fyzicky oddělit a tím zefektivnit různé probíhající pochody u složitějších eukaryotních buněk{{Citace periodika | příjmení = Collins | jméno = LJ. | příjmení2 = Kurland | jméno2 = CG. | příjmení3 = Biggs | jméno3 = P. | spoluautoři = et al. | titul = The modern RNP world of eukaryotes. | periodikum = J Hered | ročník = 100 | číslo = 5 | strany = 597–604 | měsíc = | rok = | doi = 10.1093/jhered/esp064 | pmid = 19643816}} (podobně, jako je tomu u [[endomembránový systém|systému vnitřních váčků]], které jsou ale odděleny membránami). [153] => [154] => === Uskladnění a kontrola mRNA v RNA granulích === [155] => {{Podrobně|RNA granula}} [156] => [157] => mRNA, která není buňkou překládána, je často uložena v podobě RNA granulí. Ty se v cytoplazmě eukaryotních buněk často vyskytují jako dobře rozlišitelná [[granula]] tvořená RNA a proteiny. RNA granule regulují [[translace (biologie)|translaci]], stabilitu a určují lokalizaci mRNA, která je v nich obsažená. Kromě mRNA typicky obsahují ribozomální podjednotky, [[translace (biologie)|translační]] faktory, enzymy zodpovědné za degradaci RNA, komponenty [[RNA interference]], [[helikáza|helikázy]], strukturní proteiny a další [[RNA-vazebný protein|RNA-vazebné proteiny]].{{Citace periodika | příjmení = Anderson | jméno = P. | příjmení2 = Kedersha | jméno2 = N. | titul = RNA granules. | periodikum = J Cell Biol | ročník = 172 | číslo = 6 | strany = 803–8 | měsíc = Mar | rok = 2006 | doi = 10.1083/jcb.200512082 | pmid = 16520386}} Mezi nejdůležitější patří: [158] => [159] => '''Granule v zárodečných buňkách''' (''germ cell granules''), ve kterých se vyskytují především v průběhu jejich vývoje a následně zůstávají v [[oocyt]]ech. Nesou vybrané molekuly mRNA kódující proteiny nezbytné pro vývoj embrya, které jsou uloženy v neaktivním stavu do doby, než budou potřeba. Kromě toho také nesou aparát [[RNA interference]], především z rodiny [[piRNA]], které inaktivují [[transpozon]]y a brání tak genom před poškozením.{{Citace periodika | příjmení = Voronina | jméno = E. | příjmení2 = Seydoux | jméno2 = G. | příjmení3 = Sassone-Corsi | jméno3 = P. | spoluautoři = et al. | titul = RNA granules in germ cells. | periodikum = Cold Spring Harb Perspect Biol | ročník = 3 | číslo = 12 | strany = | měsíc = Dec | rok = 2011 | doi = 10.1101/cshperspect.a002774 | pmid = 21768607}} [160] => [161] => '''Stresová tělíska''' vznikají při vystavení buněk stresu a soustřeďují v sobě mRNA kódující běžné buněčné proteiny. Nesou ribozomy bezprostředně připravené překládat nesenou mRNA, které jsou ale po dobu trvání stresu uskladněné v neaktivní stavu tak, aby nedošlo k jejich poškození. Často fyzicky interagují s P-tělísky a předávají jim RNA určenou k degradaci.{{Citace periodika | příjmení = Kedersha | jméno = N. | příjmení2 = Stoecklin | jméno2 = G. | příjmení3 = Ayodele | jméno3 = M. | spoluautoři = et al. | titul = Stress granules and processing bodies are dynamically linked sites of mRNP remodeling. | periodikum = J Cell Biol | ročník = 169 | číslo = 6 | strany = 871–84 | měsíc = Jun | rok = 2005 | doi = 10.1083/jcb.200502088 | pmid = 15967811}} [162] => [163] => '''P-tělíska''' (''processing bodies'') se vyskytují v [[Tělní buňka|somatických buňkách]], kde se účastní degradace mRNA a zprostředkovávají [[RNA silencing]] pomocí [[miRNA]]. Díky schopnosti degradovat RNA slouží také ke kontrole kvality buněčných mRNA. [164] => [165] => '''Neuronální granule''' slouží [[neuron]]ům pro transport mRNA k jejich axonům. Nesou ribozomy a faktory pro zahájení translace, té je ale zabráněno, dokud tyto granule nejsou dopraveny na správné místo. Neuronální granule hrají významnou roli v regeneraci neuronů a poruchy v transportu mRNA jsou spojeny s neuronálními poruchami.{{Citace periodika | příjmení = Wang | jméno = W. | příjmení2 = van Niekerk | jméno2 = E. | příjmení3 = Willis | jméno3 = DE. | spoluautoři = et al. | titul = RNA transport and localized protein synthesis in neurological disorders and neural repair. | url = https://archive.org/details/sim_developmental-neurobiology_2007-08_67_9/page/1166 | periodikum = Dev Neurobiol | ročník = 67 | číslo = 9 | strany = 1166–82 | měsíc = Aug | rok = 2007 | doi = 10.1002/dneu.20511 | pmid = 17514714}} [166] => [167] => === Degradace RNA === [168] => [[Soubor:Exosome ribbon.png|náhled|vpravo|Lidský komplex [[exosom (komplex)|exosomu]] zodpovědný za degradaci řady RNA. V průběhu degradace prochází RNA skrze kanál viditelný v centru komplexu]] [169] => Degradace RNA pomocí enzymů [[ribonukleáza|ribonukleáz]] (RNáz) slouží buňce jako regulační a kontrolní mechanismus pro odstranění RNA, která je poškozená, nebo nadále není potřeba, ale také pro maturaci RNA a jako obrana proti RNA virům. Je také základem složitějších obranných strategií, jako je [[RNA interference]]. Obecně proces degradace probíhá buď od konců RNA pomocí [[exonukleáza|exonukleáz]] (štěpící od [[direkcionalita|5' nebo 3' konce]] RNA), nebo pomocí [[endonukleáza|endonukleáz]] štěpících uvnitř vlákna. V buňkách existuje celá řada RNáz s překrývajícími se aktivitami a každá RNA, která není chráněna proti jejich účinkům, je degradována. [170] => [171] => V případě bakterií navazuje [[transkripce (DNA)|transkripce DNA]] bezprostředně na [[translace (biologie)|translaci]] a poločas života mRNA je mezi sekundou až hodinou. 5' konec RNA je u bakterií chráněn trifosfátovou skupinou na prvním [[nukleotid]]u a signálem pro degradaci je odštěpení dvou fosfátových zbytků a [[polyadenylace]] RNA{{Citace periodika | příjmení = Kaberdin | jméno = VR. | příjmení2 = Singh | jméno2 = D. | příjmení3 = Lin-Chao | jméno3 = S. | titul = Composition and conservation of the mRNA-degrading machinery in bacteria. | periodikum = J Biomed Sci | ročník = 18 | číslo = | strany = 23 | měsíc = | rok = 2011 | doi = 10.1186/1423-0127-18-23 | pmid = 21418661}} V buňkách [[eukaryota|eukaryot]] je poločas života mRNA delší, a to minuty až dny. Stabilita je zajištěna jednak úpravou konců – přidáním [[5' čepička|5' čepičky]] a 3' [[polyadenylace|polyadenylací]], jednak vazbou [[ribonukleoprotein]]ů bránících přístupu RNáz. [172] => [173] => Hlavním komplexem zajišťujícím degradaci je eukaryotní [[exozom (komplex)|exozom]] a u bakterií podobný, ale jednodušší, [[degradozom]].{{Citace periodika | příjmení = Carpousis | jméno = AJ. | titul = The RNA degradosome of Escherichia coli: an mRNA-degrading machine assembled on RNase E. | url = https://archive.org/details/sim_annual-review-of-microbiology_2007_61/page/71 | periodikum = Annu Rev Microbiol | ročník = 61 | číslo = | strany = 71–87 | měsíc = | rok = 2007 | doi = 10.1146/annurev.micro.61.080706.093440 | pmid = 17447862}} Obsahují typicky exo- i endonukleázy a [[polynukleotid fosforyláza|polynukleotid fosforylázu]] štěpící krátké fragmenty RNA, vzniklé činností endonukleáz, na nukleotidy. Degradaci napomáhají [[helikáza|helikázy]] zodpovědné za rozplétání [[sekundární struktura|sekundárních struktur]] na RNA. Bakteriální degradozom navíc obsahuje [[poly(A) polymeráza|poly(A) polymerázu]] a eukaryotické exozomy proteiny zodpovědné za rozpoznání destabilizujících oblastí v RNA, například [[ARE element]]u. [174] => [175] => == Metody práce s RNA == [176] => [[Soubor:Gelelektrophorese.png|náhled|vlevo|upright=0.8|[[Agarózová elektroforéza]] celkové RNA eukaryotní buňky. Od shora je možné rozeznat genomovou DNA (a), 28S (b) a 18S (c) rRNA a tRNA (d), ostatní RNA jsou pro detekci touto metodou příliš málo zastoupené]] [177] => [[Soubor:MicroRNA and mRNA visualization in_differentiating C1C12 cells.jpg|náhled|vpravo|[[Fluorescenční in situ hybridizace|Fluorescenční hybridizace ''in situ'']] zobrazující lokalizaci mikroRNA-133 (zeleně) a mRNA pro [[myogenin]] (červeně) v myších [[myoblast]]ech. DNA je zobrazena modře]] [178] => Práce s RNA je v mnoha ohledech podobná práci s DNA, pro izolaci RNA je tedy potřeba rozbití buněk, rozrušení membrány a [[denaturace]] proteinů pomocí [[detergent]]ů. Na rozdíl od izolace DNA, při které je možné jednoduše inaktivovat [[DNáza|enzymy štěpící DNA]] pomocí pouhého [[chelatace|vyvázání]] dvouvazebných iontů, [[RNáza|enzymy štěpící RNA]] musí drženy neaktivní pomocí chlazení nebo velmi účinných denaturačních činidel, jako je [[guanidium chlorid]]. [179] => V současnosti nejpoužívanější metody izolace RNA využívají tzv. [[fenol]]-[[chloroform]]ovou extrakci právě za přítomnosti guanidium chloridu.{{Citace periodika | příjmení = Chomczynski | jméno = P. | příjmení2 = Sacchi | jméno2 = N. | titul = The single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction: twenty-something years on. | periodikum = Nat Protoc | ročník = 1 | číslo = 2 | strany = 581–5 | měsíc = | rok = 2006 | doi = 10.1038/nprot.2006.83 | pmid = 17406285}} RNázy tvoří obecně velký problém při práci s RNA, protože jsou schopny vydržet vaření i [[autokláv]]ování díky své schopnosti [[folding|zpětného složení]] ([[renaturace]]). [180] => [181] => Po izolaci celkové buněčné RNA až 98 % vzorku představuje ribozomální RNA, což komplikuje analýzu méně zastoupených typů RNA. Bohatě se vyskytující rRNA je možno enzymaticky degradovat nebo využít další techniky pro její odstranění. Nejvýznamnější metodou nabohacení vybraného podtypu RNA je izolace eukaryotní mRNA pomocí [[oligo(dT) kotva|oligo(dT) kotvy]], která [[hybridizace (biochemie)|hybridizuje]] s [[poly(A) konec|poly(A) koncem]] mRNA, což umožňuje snadno izolovat veškeré molekuly mRNA, ale i další typy RNA, které obsahují [[poly(A) konec]] (například [[Dlouhá nekódující RNA|dlouhé nekódující RNA]]). Alternativní způsoby izolace žádané RNA ze směsi představuje [[ultracentrifugace]] umožňující dělit RNA nebo [[ribonukleoprotein]]y podle jejich [[vznášivá hustota|vznášivé hustoty]] (podle ní jsou pojmenovány například molekuly rRNA), [[afinitní chromatografie]], případně [[imunoprecipitace]] proteinové složky [[ribonukleoprotein]]u a následná izolace RNA. [182] => [183] => Pro analýzu získané RNA se využívá [[elektroforéza]], nejčastěji [[agarózová elektroforéza|agarózová]] nebo [[SDS-PAGE|polyakrylamidová]] v přítomnosti [[denaturace|denaturačních činidel]], které rozrušují [[sekundární struktura|sekundární strukturu]] RNA. Po provedení elektroforézy je možné detekovat konkrétní molekuly RNA s pomocí [[Northern blot|Northernova blotu]], při kterém se z elektroforetického gelu přenese RNA na [[membrána|membránu]], na které je RNA následně detekována pomocí [[hybridizace (biochemie)|hybridizace]] s radioaktivně nebo fluorescenčně značenou nukleovou kyselinou, která slouží jako tzv. [[hybridizační sonda]]. [184] => [185] => Určování RNA ovšem v současnosti nejčastěji probíhá s využitím přepisu RNA do DNA pomocí [[reverzní transkripce]], přičemž vzniká tzv. [[cDNA]] (DNA komplementární ke studované RNA). Důvodů pro tento krok je celá řada, například vyšší stabilita DNA a dále skutečnost, že enzymy pracující s DNA jsou efektivnější a méně chybují. Získanou cDNA je možné analyzovat mnoha způsoby, například určit množství původních kopií RNA ve vzorku pomocí [[kvantitativní polymerázová řetězová reakce|kvantitativní PCR]], což může například říct, kolik molekul mRNA pro daný gen se v buňce nachází, tedy – jak silně je gen přepisován. Sbírku všech získaných cDNA (tzv. [[knihovna (biologie)|knihovna]]), která představuje soubor všech genů přepisovaných do RNA ([[transkriptom]]), je možné analyzovat několika způsoby. Významný způsob analýzy velkého množství genů je [[DNA čip]] využívající nejčastěji několik tisíc různých [[hybridizační sonda|hybridizačních sond]] odvozených od známých genů, při této metodě jsou molekuly cDNA ve vzorku zachyceny pomocí [[hybridizace (biochemie)|hybridizace]] k sondě umístěné na daném místě destičky („čipu“), a protože je vzorek označen (nejčastěji fluorescenčně), po odmytí zůstává signál pouze v místě, kde se cDNA navázala na sondu. Identifikaci nových genů umožňuje například analýza krátkých úseků cDNA, tzv. EST (''[[expressed sequence tag]]''), které jsou přečteny [[Sekvenování DNA|sekvenací]]. V současné době se rozšiřuje sekvenace veškeré RNA (opět ale přepsané do cDNA) přítomné buňce s použitím [[sekvenování nové generace]], tzv. [[RNA-Seq]] (''RNA Sequencing''). [186] => [187] => Dalších metod práce s RNA je nepřeberná řada, zajímavá je například [[Fluorescenční in situ hybridizace|fluorescenční hybridizace ''in situ'']] umožňující vizualizovat pozici dané RNA v buňce, [[ribozomální profily]] umožňující zjistit, které mRNA jsou buňkou právě přepisované, nebo metody [[RNA interference]] umožňující regulovat [[exprese genu|genovou expresi]] v buňkách. [188] => [189] => == Odkazy == [190] => {{dobrý článek}} [191] => [192] => === Poznámky === [193] => [194] => [195] => === Reference === [196] => [197] => [198] => === Literatura === [199] => * ZADRAŽIL, Stanislav. Ribonukleové kyseliny. Věčné „druhé“ mezi nukleovými kyselinami. ''Živa''. 2007, čís. 3, s. 98. [http://ziva.avcr.cz/files/ziva/pdf/ribonukleove-kyseliny-vecne-druhe-mezi-nukleovymi.pdf Dostupné online] [cit. 2013-08-14]. [200] => * {{Citace monografie | příjmení = Hartmann | jméno = Roland K. (Roland Karl) | příjmení2 = | jméno2 = | příjmení3 = | jméno3 = | titul = Handbook of RNA biochemistry | url = https://archive.org/details/handbookofrnabio0001unse | rok = 2005 | vydavatel = Wiley-VCH | místo = Weinheim | isbn = 978-3-527-30826-2 | strany =}} [201] => * {{Citace monografie | příjmení = Elliott | jméno = David | příjmení2 = Ladomery | jméno2 = Michael. | příjmení3 = | jméno3 = | titul = Molecular biology of RNA | rok = 2011 | vydavatel = Oxford University Press | místo = Oxford ; New York | isbn = 978-0-19-928837-3 | strany =}} [202] => [203] => === Související články === [204] => * [[Nukleová kyselina]] [205] => * [[Molekulární biologie]] [206] => * [[Centrální dogma molekulární biologie]] [207] => * [[Genetický kód]] [208] => * [[RNA vazebný protein]] [209] => * [[Ribonukleoprotein]] [210] => [211] => === Externí odkazy === [212] => * {{Commonscat}} [213] => * {{Wikislovník|heslo=RNA}} [214] => * http://openwetware.org/wiki/RNA [215] => [216] => {{Typy RNA}} [217] => {{Nukleové kyseliny}} [218] => {{Komponenty nukleových kyselin}} [219] => {{Autoritní data}} [220] => {{Portály|Biologie|Chemie}} [221] => [222] => [[Kategorie:RNA| ]] [223] => [[Kategorie:Nukleové kyseliny]] [224] => [[Kategorie:Molekulární biologie]] [225] => [[Kategorie:Biopolymery]] [226] => [[Kategorie:Zkratky]] [] => )
good wiki

RNA

Nukleové báze zeleně, ribózo-fosfátová kostra modře. Jedná se o jednovláknovou RNA, která interaguje sama se sebou.

More about us

About

Expert Team

Vivamus eget neque lacus. Pellentesque egauris ex.

Award winning agency

Lorem ipsum, dolor sit amet consectetur elitorceat .

10 Year Exp.

Pellen tesque eget, mauris lorem iupsum neque lacus.

You might be interested in

,'translace (biologie)','RNA interference','ribonukleoprotein','mRNA','reverzní transkripce','ribozym','nekódující RNA','polyadenylace','intron','tRNA','ribozom','uracil'

Intron

MRNA

Polyadenylace

Polyadenylace je proces přidávání polyadenylového ochranného ocasu na konec pre-mRNA molekul většiny eukaryotních organismů.

Ribonukleoprotein

Ribozom

Ribozom je malá částice v buňkách organismů odpovědná za syntézu proteinů.

Ribozym

TRNA

Uracil