Geni nose uputu za sintezu različitih proteina na posredan način. Most koji povezuje informaciju u DNA i sintezu proteina je molekula ribonukleinske kiseline – RNA. Tri su vrste molekula RNA koje sudjeluju u prijenosu informacije: mRNA, rRNA i tRNA.
Gen čine dva polinukleotidna lanca, a poruka se prepisuje samo sa jednoga. To je lanac kalup ili nekodirajući lanac. Kada kažemo sekvencija gena najčešće mislimo na sekvenciju kodirajućeg lanca.
Glasnička ili mRNA prenosi genetsku informaciju iz DNA u citoplazmu stanice. Proces sinteze mRNA na jednom polinukleotidnom lancu kalupu DNA naziva se transkripcija, a započinje nakon razdvajanja polinukleotidnih lanaca DNA (kodirajući i nekodirajući lanac ili lanac kalup). Pritom se procesom transkripcije (na temelju karakterističnog sparivanja komplementarnih baza) sintetizira molekula mRNA na nekodirajućem lancu DNA s pomoću enzima RNA-polimeraze (sl. 11.3.). Sekvencija mRNA je identična kodirajućem lancu DNA (u RNA je umjesto baze timin baza uracil) te komplementarna lancu kalupu na kojem nastaje.
Slika 11.3. Sinteza mRNA na nekodirajućem lancu ili lancu kalupu – transkripcija (slika uređena prema: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/15-1-the-genetic-code).
Informacija koju nosi mRNA je niz tripleta nukleotida koje nazivamo kodonima. Kodoni u molekuli mRNA komplementarni su tripletima baza u molekuli DNA. Molekula mRNA ima smjer 5’- 3’ zbog esterske veze između fosfata (5′) i šećera (3′) jer se nukleotidi u molekuli RNA prilikom transkripcije dodaju u tom smjeru. Smjer mRNA suprotan je smjeru nekodirajućeg lanca DNA s kojega se prepisuje informacija (3′ – 5′).
Enzim RNA-polimeraza je glavni enzim koji obavlja transkripciju tako što prepoznaje i veže se za sekvenciju kojom započinje svaki gen. To je promotorska sekvencija. Na kraju gena nalaze se DNA-sekvencije koje služe kao signali za završetak transkripcije. To su terminacijske sekvencije. Transkripciju reguliraju i drugi proteini/enzimi kao što su transkripcijski faktori, pojačivači i drugi regulatorni proteini.
Kod eukariota se transkripcija odvija u zasebnom staničnom odjeljku, jezgri. Nakon transkripcije dolazi do postranskripcijske modifikacije primarnog transkripta koju nazivamo RNA-procesiranje (engl. RNA-processing) (slika 11.4.). Na 5’-kraj RNA-transkripta dodaje se metilirani gvanozin (engl. cap), a na 3’- kraj poliadenilni rep (poli-A-rep) od 100-200 adenilnih ostataka. Metilirani GTP (glava) i poli-A-rep nisu transkripti gena. Metilirani kraj štiti molekulu od razgradnje nukleazama, upravlja transportom zrele mRNA iz jezgre u citoplazmu te sudjeluje u inicijaciji translacije. Poli-A-rep važan je također za transport mRNA iz jezgre u citoplazmu gdje stabilizira molekulu jer joj određuje životni vijek pa tako i vrijeme translacije te količinu proteinskog produkta. Što je rep duži (više adenilnih ostataka) mRNA će dulje obavljati svoju funkciju.
Dio RNA-procesiranja je i RNA-prekrajanje (engl. RNA splicing) (slika 11.4.). Primarni transkript sadrži sve dijelove eukariotskoga gena: eksone ili kodirajuće sekvencije i introne ili nekodirajuće sekvencije (engl. intervening sequences). Nakon transkripcije dolazi do izrezivanja introna te povezivanja eksona u jednu molekulu zrele mRNA. Prekrajanje zahtijeva vrlo složeni proteinski kompleks koji nazivamo spliceosome. Građen je od 4 podjedinice malih molekula ribonukleoproteina (snRNP).
Slika 11.4. RNA-procesiranje (i RNA-prekrajanje) (crtež Renata Horvat).
Većina eukariotskih gena ima introne, a njihovi su broj i veličina različiti. Primjerice gen za mišji inzulin ima samo jedan intron, gen za β-globin zeca 2 introna, a gen za pileći ovalbumin čak 7. Ljudski gen za protein distrofin ima 79 introna.
Geni za histone i interferon nemaju introne.
Nakon procesiranja zrela RNA izlazi iz jezgre kroz pore jezgrine ovojnice uz pomoć specijaliziranih proteina.