Qual è il processo di sintesi proteica?
Il processo di sintesi proteica si svolge in due fasi principali guidate da enzimi all'interno di una cellula. Innanzitutto, l'acido desossiribonucleico (DNA) viene trascritto nell'acido ribonucleico (RNA) con l'enzima RNA polimerasi. In secondo luogo, l'RNA viene quindi tradotto in una molecola proteica dai ribosomi nella cellula. La trascrizione del DNA e la traduzione dell'RNA sono le fasi chiave del processo centrale della biosintesi delle proteine.
La trascrizione è il primo passo nel processo di sintesi proteica e di solito è iniziata da varie molecole di segnalazione nel nucleo della cellula. Per iniziare, l'enzima DNA elicasi decomprime i due filamenti di DNA, esponendo il filamento modello, che codificherà per l'RNA che verrà trascritto. Successivamente, l'enzima RNA polimerasi si lega al filamento del modello, spostandosi lungo di esso e sintetizzando un filamento di RNA messaggero (mRNA) complementare al filamento del DNA. Ogni singolo nucleotide di DNA codificherà per un nucleotide di RNA da aggiungere al filamento di mRNA.
Nelle cellule eucariotiche, l'mRNA di solito viene modificato dopo che è stato prodotto. Questo passaggio nel processo di sintesi proteica prevede l'aggiunta di un cappuccio sul davanti, che di solito è un nucleotide di guanina metilato e una coda di poliadenina (coda di poli-A) sul retro. L'mRNA verrà anche impiombato, poiché gli enzimi nella cellula rimuovono eventuali segmenti di mRNA che non sono direttamente coinvolti nella codifica della proteina bersaglio. Questi segmenti sono noti come introni, mentre i segmenti coinvolti nella codifica per la proteina sono noti come esoni.
Il prossimo passo nel processo di sintesi proteica è la traduzione, in cui l'RNA codifica per specifici aminoacidi. Questo processo è catalizzato all'esterno del nucleo da ribosomi, piccoli organelli costituiti da RNA ribosomiale (rRNA) e proteine. I ribosomi si legano sia al filamento dell'mRNA che agli aminoacidi che costituiranno la proteina finale. Ogni set di tre nucleotidi di mRNA codificherà per un aminoacido specifico. I ribosomi viaggiano lungo il filamento dell'mRNA, aggiungendo un aminoacido alla volta, fino a raggiungere la coda poli-A e completare la traduzione proteica.
A volte il processo di sintesi proteica comporta ulteriori passaggi dopo la creazione del polipeptide. Le proteine possono iniziare a ripiegarsi nella loro struttura nativa, o nella conformazione tridimensionale più stabile, con interazioni idrofobiche. Poiché la cellula è un ambiente acquoso o a base acquosa, è piuttosto polare e gli amminoacidi idrofobici si riuniranno per evitare di essere esposti a questo ambiente. Questo raggruppamento interno di residui idrofobici conferisce alla proteina maggiore stabilità energetica e la aiuta a ripiegare.
Spesso le proteine non possono ripiegarsi da sole nella loro struttura nativa. In questo caso, hanno bisogno dell'aiuto di una chaperonina, un enzima proteico che si lega al polipeptide appena sintetizzato e lo piega nella forma corretta. Chaperonins e altri enzimi possono anche riparare proteine denaturate, ripiegate male o altre proteine danneggiate.