Co to jest transkrypcja syntezy białek?
Synteza białek jest komórkowym procesem tworzenia białek. Ich formuły i instrukcje, jak je zrobić, są zakodowane w DNA. Pomocne jest odniesienie się do procesu w dwóch częściach. Transkrypcja syntezy białek kopiuje kod DNA. Translacja syntezy białek dopasowuje kod do związków chemicznych w komórce, których połączenie staje się białkiem.
Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA), główny schemat pojedynczego organizmu, ma strukturę podwójnej helisy. Dobrą analogią jest długi pasek skręconego zamka błyskawicznego. Istnieją dwa pasma wykonane z 5-węglowych cukrów i fosforanów. Łącząc je, łączą się sparowane nukleotydy, jak przeciwne zęby zamkniętego zamka błyskawicznego. Adenina (A) łączy się z tyminą (T), parą cytozyny (C) z guaniną (G) i odwrotnie.
Transkrypcja syntezy białek rozpoczyna się w jądrze komórki, w której DNA jest „rozpakowywany” przez enzym zwany helikazą, co powoduje powstanie dwóch oddzielnych nici. Krytyczny enzym zwany polimerazą RNA (RNAP) następnie przyłącza się do jednej z nici, aby rozpocząć proces zwany wydłużeniem. Identyfikuje pierwszy nukleotyd na nici matrycy DNA, a tym samym przyciąga wolny nukleotyd, który należy z nim sparować. RNAP następnie przechodzi do następnego nukleotydu na nici DNA i przechodzi do następnego, i następnego, aż do złożenia łańcucha kwasu rybonukleinowego (RNA).
RNA to pojedyncza nić niesparowanych nukleotydów, zdolna do zachowania integralności strukturalnej z dodatkiem cząsteczek tlenu. Łańcuch RNA, który został zbudowany przez czynnik polimerazy, niektóre z ponad 2 milionami nukleotydów, nazywa się informacyjnym RNA (mRNA). Teoretycznie mRNA ma być dokładnym duplikatem niewykorzystanej pojedynczej nici DNA pozostawionej. W praktyce nie jest to dokładne i mogą również wystąpić błędy transkrypcji syntezy białek.
Dlatego mRNA jest bardzo długim łańcuchem złożonym tylko z czterech różnych nukleotydów. Jego sekwencja jest określana jako transkrypt. Przykładem może być AAGCAUUGAC - cztery litery, może 2 miliony, w pozornie losowej kolejności. Pomocna jest analogia życia węgla jako 4-bitowego bio-komputera o bardzo dużej skali. Na szczególną uwagę zasługuje fakt, że w RNA tyminę zastępuje podobny nukleotyd o nazwie uracyl (U).
Jak sama nazwa wskazuje, informacyjny RNA wymyka się z jądra komórki przez pory wzdłuż błony jądrowej. Po dotarciu do cytoplazmy komórki jej przeznaczeniem jest dostarczenie transkrypcji syntezy białka, skopiowanej z DNA, do struktur zwanych rybosomami. Rybosomy to fabryki białek w komórce i tam następuje drugi etap syntezy białek.
Zakodowana sekwencja nukleotydów musi zostać przetłumaczona. Rybosom wiąże się z mRNA, a podczas odczytywania jego sekwencji przyciąga fragmenty RNA zwane transferowym RNA (tRNA), które znajdą i połączą się z wolnym aminokwasem specyficznym dla jego krótkiej sekwencji nukleotydów. Jeśli istnieje dopasowanie, tRNA i jego ładunek wiążą się z rybosomem. Gdy rybosom przechodzi do odczytu następnej sekwencji, a następnie w procesie zwanym także wydłużeniem, powstaje długi łańcuch aminokwasów polipeptydowych.
Białka, które różnicują tkankę organiczną pod względem formy i funkcji, są tak zwanymi „budulcami życia”. Z kolei są zbudowane z łańcucha różnych aminokwasów - translacji kodu DNA transkrybowanego przez RNA dla większości komórek gospodarza ważne zadanie metaboliczne. Pozostaje jednak jeszcze jeden krok do pełnej syntezy białek, która jest frustrująca dla naukowego zrozumienia. W procesie zwanym fałdowaniem białek długi łańcuch aminokwasów zgina się, zwija, sękuje i w inny sposób zagęszcza do swojej unikalnej struktury. Podczas gdy superkomputery odniosły pewne sukcesy w składaniu formuł białkowych do ich prawidłowych trójwymiarowych kształtów, większość zagadek białkowych została rozwiązana intuicyjnie przez osoby o podwyższonym poczuciu zmiennych wymiarów przestrzennych.