Co je transkripce syntézy proteinů?
Syntéza proteinů je buněčný proces vytváření proteinů. Jejich vzorce a pokyny, jak je vyrobit, jsou zakódovány v DNA. Je užitečné odkazovat na proces ve dvou částech. Transkripce syntézy proteinu kopíruje kód DNA. Syntéza proteinové syntézy odpovídá kódu chemickým sloučeninám v buňce, z jejichž kombinace se stává protein.
Kyselina deoxyribonukleová (DNA), hlavní plán jednotlivého organismu, je strukturována jako dvojitá spirála. Dobrou analogií je dlouhý pruh zkrouceného zipu. Existují dva řetězce vyrobené z 5-uhlíkových cukrů a fosfátů. Překlenují je vzájemně spárované nukleotidy, jako protilehlé zuby uzavřeného zipu. Adenin (A) odpovídá párům thyminu (T), cytosinu (C) s guaninem (G) a naopak.
Transkripce syntézy proteinu začíná v jádru buňky, kde je DNA „nezipována“ enzymem zvaným helikáza, což vede ke dvěma odděleným řetězcům. Kritický enzym zvaný RNA polymeráza (RNAP) se pak připojí k jednomu z řetězců, aby zahájil proces zvaný elongace. Identifikuje první nukleotid na templátovém řetězci DNA a přitom přitahuje volný nukleotid, který s ním musí být spárován. RNAP se poté přesune k dalšímu nukleotidu na řetězci DNA a pokračuje k dalšímu a dalšímu, dokud není sestaven řetězec ribonukleové kyseliny (RNA).
RNA je jedno vlákno nepárových nukleotidů schopných udržet svou strukturální integritu přidáním molekul kyslíku. Řetězec RNA, který byl vytvořen polymerázovým činidlem, některé s více než 2 miliony nukleotidů, se nazývá messenger RNA (mRNA). Teoreticky je mRNA zamýšlena jako přesný duplikát nevyužitého jediného řetězce DNA, který zůstal. V praxi to není přesné a mohou se také vyskytnout transkripční chyby syntézy proteinů.
MRNA je tedy velmi dlouhý řetězec pouze čtyř různých nukleotidů. Její sekvence se označuje jako přepis. Příkladem může být AAGCAUUGAC - čtyři písmena, možná 2 miliony z nich, ve zdánlivě náhodném pořadí. Je poněkud užitečné analogizovat uhlíkový život jako 4-bitový bio-počítač ve velkém měřítku. Zejména je třeba poznamenat, že v RNA je thymin nahrazen podobným nukleotidem nazývaným uracil (U).
Jak jeho název napovídá, messengerová RNA uniká z vězení v jádru buňky skrz póry podél jaderné membrány. Jakmile je v cytoplazmě buňky, je jejím osudem dodávat transkripci syntézy proteinů, kopírovanou z DNA, do struktur nazývaných ribozomy. Ribosomy jsou buněčné bílkovinné továrny a dochází k druhému kroku syntézy bílkovin.
Kódovaná sekvence nukleotidů musí být přeložena. Ribozom se váže na mRNA a v procesu čtení jeho sekvencí přitahuje fragmenty RNA nazývané transferová RNA (tRNA), které budou nalezeny a navázány na volnou aminokyselinu specifickou pro svou krátkou sekvenci nukleotidů. Pokud existuje shoda, tRNA a její náklad se vážou k ribozomu. Jak ribosom pokračuje ve čtení další sekvence a další, v procesu také nazývaném elongace, vede k dlouhému polypeptidovému řetězci aminokyselin.
Proteiny, které rozlišují organickou tkáň ve formě a funkci, jsou takzvanými „stavebními bloky života“. Na druhé straně jsou vytvářeny jako řetězec různých aminokyselin - překlad DNA kódu přepisovaného RNA pro většinu hostitelských buněk. důležitý metabolický úkol. Zbývá však ještě jeden poslední krok k dokončení syntézy proteinů, který frustruje vědecké porozumění. V procesu zvaném proteinové skládání se dlouhý řetězec aminokyselin ohýbá, kadeří, uzlů a jinak zhutňuje do své jedinečné struktury. Zatímco superpočítače dosáhly určitého úspěchu při skládání proteinových vzorců do správných trojrozměrných tvarů, většina proteinových hádanek byla vyřešena intuitivně lidmi se zvýšeným smyslem pro variabilní prostorové rozměry.