Molekulové principy regulace buněčných funkcí
I. Vnitřní regulace – genetická
Buňka, jako funkční jednotka, je udržována především činností jádra, jež obsahuje chromosomy. Základní složkou chromosomů je deoxyribonukleová kyselina – DNA. Chromosomy prostřednictvím DNA, jež nese genetickou informaci, řídí metabolické a diferenciační děje v buňce.
Ve struktuře DNA jsou zakódovány veškeré funkce, jichž je buňka schopna. Molekulární mechanismy určují a regulují příslušné biochemické procesy. Tato regulace se děje na různé úrovni toku informace:
1) regulace transkripce genetické informace z DNA do RNA
2) regulace translace informace z RNA do proteinů
3) modifikace aktivity syntezovaných proteinů
4) regulace rozkladu proteinů
Regulace biochemických pochodů v buňce nastává už při transkripci DNA. Transkripce se uskutečňuje vždy jen na určitých vybraných úsecích DNA, a tak se rozhoduje o povaze proteinů či enzymů, které buňka syntetizuje.
Před úsekem DNA, který kóduje strukturu syntetizované bílkoviny, je na jejím řetězci specifické vazebné místo zvané operátor. Je-li na operátor navázán represorový protein, nemůže být žádaný úsek DNA přepsán do struktury přenašečové RNA – mRNA (messenger RNA). Represor obsahuje zvláštní vazebné místo pro látku zvanou induktor. Induktorem může být živina nebo metabolit biochemického systému, o jehož regulaci jde. Naváže-li se induktor na represor, ten se uvolní a tím je umožněna transkripce bílkoviny nebo enzymu potřebného pro regulaci.
K regulaci syntézy může dojít na úrovni translace, během které je informace mRNA využita ke správnému seřazení aminokyselin při syntéze peptidového řetězce. Translace se účastní 3 typy RNA:
a) messengerová – mRNA, jež nese informaci genetického kódu (kodon)
b) transferová – tRNA, jež rozpozná kód
c) ribosomální – rRNA, jež tvoří skelet ribosomů, na kterých translace probíhá.
Syntéza nového řetězce peptidu probíhá na ribosomech, které se posunují na páse mRNA, a tRNA přinášejí odpovídající aminokyseliny podle pořadí určeného kódem. Pro regulaci aktivity hotové bílkoviny či enzymu může buňka využít několik mechanismů.
