Quali sono i diversi metodi di produzione di proteine?
Il metodo standard di produzione proteica o sintesi proteica comprende due parti: trascrizione proteica e traduzione proteica. La trascrizione proteica crea una copia dell'acido ribonucleico (RNA) di un gene che porta il progetto per produrre la proteina necessaria. Nella traduzione proteica, l'RNA viene utilizzato per produrre una proteina usando blocchi di aminoacidi. I batteri, che sono procarioti, producono proteine con un metodo più semplice che non comporta cambiamenti post-trascrizione o post-traduzione. Gli animali più complessi, come gli umani, sono eucarioti e apportano modifiche all'RNA e alle proteine durante la produzione di proteine.
La trascrizione delle proteine avviene nel nucleo di una cellula, dove è contenuto l'acido desossiribonucleico (DNA). Il DNA è la parte genetica o ereditaria di una cellula e i geni che contiene comandano le proteine che vengono poi prodotte nella cellula. Durante la trascrizione, un gene del DNA viene utilizzato per produrre l'RNA messaggero (mRNA), che è una copia dell'RNA. L'RNA polimerasi, un enzima, fa la trascrizione.
Il processo di traduzione delle proteine viene eseguito nel citoplasma della cellula, che è tutto nella cellula al di fuori del nucleo. Nella traduzione, la copia di mRNA di un gene viene utilizzata per aggiungere aminoacidi nell'ordine corretto per produrre la proteina. La traduzione utilizza una struttura chiamata ribosoma per produrre proteine.
L'mRNA contiene codoni, ognuno dei quali codifica per uno dei 20 aminoacidi. Il ribosoma fa da panino all'mRNA. Transfer RNA (tRNA) viene utilizzato per introdurre un nuovo amminoacido che si abbina al codone esposto nell'mRNA. Quindi, tutto cambia, è disponibile un nuovo codone e un nuovo tRNA porta il prossimo amminoacido. Questo continua fino a quando non viene raggiunto un codone di stop, a indicare che la proteina è completamente prodotta.
C'è un modo semplice per ricordare quali metodi di produzione proteica fanno cosa. Trascrivere qualcosa significa copiarlo. Il DNA e l'RNA sono molecole molto simili, quindi prendere il DNA e fare una copia dell'RNA sarebbe trascrivere, quindi questo passaggio si chiama trascrizione.
Tradurre significa prendere una lingua e decifrarla in un'altra lingua. L'RNA e le proteine sono realizzati con diversi elementi costitutivi e quindi sono molecole molto diverse. C'è un codice genetico universale che viene utilizzato per tradurre ciò che è nell'RNA nei blocchi di aminoacidi di una proteina, quindi trasformare l'RNA in proteina si chiama traduzione.
Le cellule eucariote, che comprendono la maggior parte degli animali dal lievito umano, apportano modifiche sia post-trascrizione che post-traduzione durante la produzione di proteine. Le modifiche post-trascrizione implicano un processo chiamato splicing, necessario per creare una molecola di mRNA funzionale. Una trascrizione pre-mRNA contiene due parti, esoni necessari per la seconda fase della produzione di proteine e introni non necessari. Nella giuntura, gli introni vengono tagliati e gli esoni si ricongiungono insieme. Durante la giunzione, anche gli esoni possono essere riorganizzati da un gene per creare proteine diverse.
Le modifiche post-traduzione implicano aiutare la piega della proteina e dirigere correttamente la proteina nella cellula. Spesso, una proteina inizia con quello che viene chiamato un peptide segnale. Questo peptide di segnale agisce come un indirizzo per dirigere la proteina dove è necessario nella cellula e viene quindi solitamente rimosso dopo che la proteina ha raggiunto la sua designazione. La maggior parte delle proteine eucariote non possono, da sole, piegarsi nelle loro specifiche forme tridimensionali. Le proteine Chaperon aiutano quindi le proteine a ripiegarsi in molecole funzionali.