A fehérjeszintézis egy olyan folyamat, amelyben a sejtek új fehérjéket termelnek és ez minden élőlény sejtjeiben végbemegy.
Ezen folyamat során keletkeznek azok az aminosavakból álló, lineáris molekulák, amelyeket fehérjéknek nevezünk.
Ez a fehérjeszintézis folyamat valójában két részből áll – a transzkripcióból és a transzlációból. Az eukarióta sejtekben a transzkripció a magban történik. A transzkripció során a dezoxiribonukleinsavat templátként használják a messenger RNS (mRNS) molekulájának előállítására. Az mRNS molekulája ekkor elhagyja a magot, és a citoplazmában lévő riboszómához kerül, ahol a transzláció bekövetkezik. A transzláció során az mRNS-ben lévő genetikai kódot elolvassák és felhasználják egy fehérje előállításához. Ezt a két folyamatot foglalja össze a molekuláris biológia központi dogmája: DNS → RNS → Fehérje.
Fehérjeszintézis transzkripció (átírás)
A transzkripció a molekuláris biológia központi dogmájának első része: DNS → RNS. Ez a DNS-ben lévő genetikai utasítások átvitele az mRNS-be. A transzkripció során egy mRNS-szál készül a DNS-szál kiegészítésére.
Átírás áttekintése. A transzkripció a DNS-szál bázisainak szekvenciáját használja az RNS komplementer szálának előállításához. A hármasok a DNS három egymást követő nukleotidbázisának csoportjai. A kodonok az RNS bázisainak komplementer csoportjai.
A fehérjeszintézis átírás lépései
Az átírás három lépésben történik: iniciáció, megnyújtás és befejezés. A lépéseket az alábbi ábra szemlélteti.
- Az iniciáció a transzkripció kezdete. Akkor fordul elő, amikor az RNS-polimeráz enzim kötődik a promóter nevű gén egy régiójához. Ez jelzi a DNS-nek a kikapcsolódást, hogy az enzim „leolvashassa” az egyik DNS-szál bázisát. Az enzim készen áll egy mRNS-szál készítésére egy bázisok komplementer szekvenciájával.
- A megnyúlás nukleotidok hozzáadása az mRNS-szálhoz.
- A felmondás az átírás vége. Az mRNS-szál teljes, és leválik a dezoxiribonukleinsavról.
Az mRNS feldolgozása
Az eukariótákban az új mRNS még nem áll készen a fordításra. Ebben a szakaszban pre-mRNS-nek hívják, és több feldolgozáson kell átesnie, mielőtt érettként távozik a sejtmagból. A feldolgozás magában foglalhatja a kötést, a szerkesztést és a poliadenilezést. Ezek a folyamatok az mRNS-t különböző módon módosítják. Az ilyen módosítások lehetővé teszik egyetlen gén felhasználását több fehérje előállításához a fehérjeszintézis folytán.
- A splicing eltávolítja az intronokat az mRNS-ből, amint az az alábbi ábrán látható. Az intronok olyan régiók, amelyek nem kódolják a fehérjét. A fennmaradó mRNS csak exonoknak nevezett régiókból áll, amelyek kódolják a fehérjét. A diagram ribonukleoproteinjei a mag kis fehérjéi, amelyek RNS-t tartalmaznak, és amelyek a splicing folyamathoz szükségesek.
- A szerkesztés megváltoztatja az mRNS néhány nukleotidját. Például az APOB nevű emberi fehérje, amely segíti a lipidek vérben történő szállítását, a szerkesztés miatt két különböző formában van. Az egyik forma kisebb, mint a másik, mert a szerkesztés egy korábbi stop jelet ad hozzá az mRNS-ben.
- A poliadenilezés „farokkal” egészíti ki az mRNS-t. A farok As (adenin alapok) húrjából áll. Jelzi az mRNS végét. Részt vesz az mRNS exportálásában is a sejtmagból, és megvédi az mRNS-t az enzimektől, amelyek lebonthatják.
Fordítás
A fordítás a molekuláris biológia központi dogmájának második része: RNS → Fehérje. Ez az a folyamat, amelynek során az mRNS-ben lévő genetikai kódot fehérjévé alakítják. Miután az mRNS elhagyja a sejtmagot, riboszómába költözik, amely rRNS-ből és fehérjékből áll. A riboszóma leolvassa a kodonok szekvenciáját az mRNS-ben, és a tRNS molekulái a megfelelő szekvenciában hozzák az aminosavakat a riboszómába.
A tRNS szerepének megértéséhez többet kell tudni a szerkezetéről. Minden tRNS-molekulának van egy antikodonja az általa hordozott aminosavra. Az antikodon kiegészíti az aminosav kodonját. Például a lizin aminosavnak van AAG kodonja, tehát az antikodon UUC. Ezért a lizint egy tRNS-molekula hordozza az antikodon UUC-val. Ahol a kodon AAG megjelenik az mRNS-ben, a tRNS UUC antikodonja ideiglenesen kötődik. Míg az mRNS-hez kötődik, a tRNS feladja aminosavát. Az rRNS segítségével kötések keletkeznek az aminosavak között, miközben egyesével bejutnak a riboszómába, ami polipeptidláncot hoz létre. Az aminosavak lánca folyamatosan növekszik, amíg egy stop kodont el nem érnek.
Összegzés, avagy a fehérjeszintézis röviden
- A fehérjeszintézis az a folyamat, amelyben a sejtek fehérjéket állítanak elő. Két szakaszban fordul elő: transzkripció és transzláció.
- A transzkripció a genetikai utasítások átvitele a DNS-ben az atommag mRNS-ébe. Három lépést tartalmaz: a beavatást, a megnyújtást és a befejezést. Az mRNS feldolgozása után az utasításokat a citoplazmában lévő riboszómára viszi.
- A transzláció a riboszómán történik, amely rRNS-ből és fehérjékből áll. A fordítás során az mRNS-ben szereplő utasításokat olvassuk, és a tRNS a megfelelő aminosav-szekvenciát juttatja el a riboszómába. Ezután az rRNS elősegíti a kötések kialakulását az aminosavak között, és polipeptidláncot hoz létre.
- A polipeptidlánc szintetizálása után további feldolgozáson eshet át a kész fehérje képződéséhez.