Wat is het proces van eiwitsynthese?
Het proces van eiwitsynthese vindt plaats in twee hoofdstappen aangedreven door enzymen in een cel. Eerst wordt deoxyribonucleïnezuur (DNA) getranscribeerd naar ribonucleïnezuur (RNA) met het enzym RNA-polymerase. Ten tweede wordt het RNA vervolgens vertaald in een eiwitmolecuul door ribosomen in de cel. Transcriptie van DNA en translatie van RNA zijn de belangrijkste stappen in het centrale proces van eiwitbiosynthese.
Transcriptie is de eerste stap in het proces van eiwitsynthese en wordt meestal geïnitieerd door verschillende signaalmoleculen in de kern van de cel. Om te beginnen ritst de enzym-DNA-helicase de twee DNA-strengen open, waardoor de sjabloonstreng wordt blootgelegd, die codeert voor het RNA dat wordt getranscribeerd. Vervolgens bindt het enzym RNA-polymerase aan de matrijsstreng, beweegt erlangs en vormt een streng van messenger-RNA (mRNA) dat complementair is aan de matrijsstreng van DNA. Elke afzonderlijke nucleotide van DNA zal coderen voor het toevoegen van één nucleotide RNA aan de mRNA-streng.
In eukaryotische cellen zal het mRNA meestal worden gemodificeerd nadat het is gemaakt. Deze stap in het proces van eiwitsynthese omvat het toevoegen van een dop aan de voorkant, meestal een gemethyleerde guaninenucleotide en een poly-adeninestaart (poly-A-staart) aan de achterkant. Het mRNA zal ook worden gesplitst, omdat enzymen in de cel alle mRNA-segmenten verwijderen die niet direct betrokken zijn bij de codering voor het doeleiwit. Deze segmenten staan bekend als introns, terwijl de segmenten die betrokken zijn bij het coderen voor het eiwit exons worden genoemd.
De volgende stap in het proces van eiwitsynthese is translatie, waarbij het RNA codeert voor specifieke aminozuren. Dit proces wordt buiten de kern gekatalyseerd door ribosomen, kleine organellen die zijn gemaakt van ribosomaal RNA (rRNA) en eiwit. Ribosomen binden aan zowel de mRNA-streng als de aminozuren die het uiteindelijke eiwit vormen. Elke set van drie mRNA-nucleotiden codeert voor één specifiek aminozuur. De ribosomen reizen langs de mRNA-streng en voegen telkens één aminozuur toe, totdat ze de poly-A-staart bereiken en de eiwitvertaling voltooien.
Soms omvat het proces van eiwitsynthese extra stappen nadat het polypeptide is gemaakt. Eiwitten kunnen beginnen te vouwen in hun natieve structuur, of meest stabiele driedimensionale conformatie, met hydrofobe interacties. Omdat de cel een waterige of op water gebaseerde omgeving is, is deze behoorlijk polair en hydrofobe aminozuren verzamelen samen om blootstelling aan deze omgeving te voorkomen. Deze binnenwaartse groepering van hydrofobe residuen geeft het eiwit meer energetische stabiliteit en helpt het te vouwen.
Vaak kunnen eiwitten niet uit zichzelf in hun oorspronkelijke structuur worden gevouwen. In dit geval hebben ze de hulp nodig van een chaperonine, een eiwitenzym dat zich bindt aan het nieuw gesynthetiseerde polypeptide en het in de juiste vorm vouwt. Chaperoninen en andere enzymen kunnen ook gedenatureerde, verkeerd gevouwen of andere beschadigde eiwitten repareren.