Ποια είναι η διαδικασία της πρωτεϊνικής σύνθεσης;

Η διαδικασία της πρωτεϊνικής σύνθεσης εμφανίζεται σε δύο σημαντικά βήματα που οδηγούνται από ένζυμα μέσα σε ένα κύτταρο.Πρώτον, το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) μεταγράφεται σε ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA) με την ενζυμική RNA πολυμεράση.Δεύτερον, το RNA στη συνέχεια μεταφράζεται σε ένα μόριο πρωτεΐνης με ριβοσώματα στο κύτταρο.Η μεταγραφή του DNA και η μετάφραση του RNA είναι τα βασικά βήματα στην κεντρική διαδικασία της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών.

Η μεταγραφή είναι το πρώτο βήμα στη διαδικασία της πρωτεϊνικής σύνθεσης και συνήθως ξεκινά από διάφορα σηματοδοτικά μόρια στον πυρήνα του κυττάρου.Για να ξεκινήσει, το ένζυμο ϋΝΑ ελικάσης αποσυνδέει τα δύο σκέλη του DNA, εκθέτοντας το κλώνο προτύπου, το οποίο θα κωδικοποιηθεί για το RNA που θα μεταγραφεί.Στη συνέχεια, η πολυμεράση RNA του ενζύμου δεσμεύεται με το κλώνο του προτύπου, κινείται κατά μήκος του και συνθέτοντας ένα κλώνο αγγελιοφόρου RNA (mRNA) που είναι συμπληρωματικό με το κλώνο του προτύπου του DNA.Κάθε μεμονωμένο νουκλεοτίδιο του DNA θα κωδικοποιήσει ένα νουκλεοτίδιο του RNA που θα προστεθεί στον κλώνο mRNA.Αυτό το βήμα στη διαδικασία της πρωτεϊνικής σύνθεσης περιλαμβάνει την προσθήκη ενός καπακιού στο μπροστινό μέρος, το οποίο είναι συνήθως ένα μεθυλιωμένο νουκλεοτίδιο γουανίνης και μια ουρά πολυ-αδενίνης (ουρά πολυ-Α) στην πλάτη.Το mRNA θα συνδυαστεί επίσης, επειδή τα ένζυμα στο κύτταρο απομακρύνουν τυχόν τμήματα mRNA που δεν εμπλέκονται άμεσα στην κωδικοποίηση της πρωτεΐνης -στόχου.Αυτά τα τμήματα είναι γνωστά ως ιντρόνια, ενώ τα τμήματα που εμπλέκονται στην κωδικοποίηση της πρωτεΐνης είναι γνωστά ως εξόνια.

Το επόμενο βήμα στη διαδικασία της πρωτεϊνικής σύνθεσης είναι η μετάφραση, στην οποία το RNA κωδικοποιεί συγκεκριμένα αμινοξέα.Αυτή η διαδικασία καταλύεται έξω από τον πυρήνα με ριβοσώματα, μικρά οργανίδια που είναι κατασκευασμένα από ριβοσωματικό RNA (rRNA) και πρωτεΐνη.Τα ριβοσώματα δεσμεύονται τόσο στο κλώνο mRNA όσο και στα αμινοξέα που θα αποτελούν την τελική πρωτεΐνη.Κάθε σύνολο τριών νουκλεοτιδίων mRNA θα κωδικοποιήσει ένα συγκεκριμένο αμινοξύ.Τα ριβοσώματα ταξιδεύουν κάτω από το κλώνο mRNA, προσθέτοντας ένα αμινοξύ κάθε φορά, μέχρι να φτάσουν στην ουρά πολυ-Α και να ολοκληρώσουν τη μετάφραση πρωτεΐνης. Μερικές φορές η διαδικασία της πρωτεϊνικής σύνθεσης περιλαμβάνει πρόσθετα βήματα μετά τη δημιουργία του πολυπεπτίδιο.Οι πρωτεΐνες μπορούν να αρχίσουν να διπλώνουν στην ιθαγενή δομή τους ή την πιο σταθερή τρισδιάστατη διαμόρφωση, με υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις.Δεδομένου ότι το κύτταρο είναι ένα υδατικό, ή το περιβάλλον με βάση το νερό, είναι αρκετά πολικό και τα υδρόφοβα αμινοξέα θα συγκεντρωθούν για να αποφευχθεί η έκθεση σε αυτό το περιβάλλον.Αυτή η εσωτερική ομαδοποίηση υδρόφοβων υπολειμμάτων δίνει στην πρωτεΐνη πιο ενεργητική σταθερότητα και την βοηθά να διπλώσει.

Συχνά, οι πρωτεΐνες δεν μπορούν να διπλώσουν στην εγγενή δομή τους από μόνοι τους.Σε αυτή την περίπτωση, χρειάζονται τη βοήθεια μιας συνοδονίνης, ενός πρωτεϊνικού ενζύμου που δεσμεύεται με το πρόσφατα συντεταμένο πολυπεπτίδιο και το διπλώνει στο σωστό σχήμα.Οι Chaperonins και άλλα ένζυμα μπορούν επίσης να επιδιορθώσουν μετουσιωμένα, λανθασμένα ή άλλες κατεστραμμένες πρωτεΐνες.