Τι είναι η μετάφραση στη σύνθεση πρωτεϊνών;

Η μετάφραση στη σύνθεση πρωτεϊνών αναφέρεται στη φάση της συγκέντρωσης πρωτεΐνης στα κύτταρα όπου το RNA αποκωδικοποιείται για να παράγει μια αλυσίδα αμινοξέων. Η μετάφραση είναι η δεύτερη φάση της παραγωγής πρωτεΐνης, μετά τη μεταγραφή, την κωδικοποίηση του DNA σε κατευθύνσεις για τη συναρμολόγηση πρωτεϊνών με τη μορφή mRNA. Οι τέσσερις φάσεις μετάφρασης στη σύνθεση πρωτεϊνών συμβαίνουν όλες στο ριβοσώμα του κυττάρου και ονομάζονται ενεργοποίηση, έναρξη, επιμήκυνση και τερματισμός. Η μετάφραση καθιστά τις βασικές δομές που αποτελούν τη βάση πολλών ζωντανών ιστών, αλλά οι σημαντικές πτυχές της πρωτεϊνικής σύνθεσης συνεχίζονται μετά τη μετάφραση.

Η σύνθεση πρωτεϊνών αποτελείται από δύο τουλάχιστον στάδια. Πρώτον, στον πυρήνα του κυττάρου, μια αλυσίδα του DNA νουκλεϊκού οξέος χρησιμεύει ως πρότυπο για την παραγωγή mRNA, το οποίο αντιγράφει τις οδηγίες για τη σύνθεση των αμινοξέων, των δομικών στοιχείων των πρωτεϊνών, από το DNA: αυτό ονομάζεται μεταγραφή. Η φάση της μετάφρασης στη σύνθεση πρωτεϊνών συμβαίνει στο κύτταρο αλλά έξω από τον πυρήνα, σε ειδικές δομές που ονομάζονται ριβοσώματα. Η μετάφραση είναι η συγκέντρωση πρωτεϊνών από τα αμινοξέα σε συγκεκριμένη σειρά σύμφωνα με τις κατευθύνσεις του mRNA.

Το mRNA μετακινείται από τον πυρήνα στα ριβοσώματα του κυττάρου όταν αρχίζει η μετάφραση. Το RNA οργανώνεται σύμφωνα με έναν συγκεκριμένο κώδικα, όπου μια αλληλουχία τριών νουκλεοτιδίων είναι διατεταγμένη ώστε να κωδικοποιεί τις κατευθύνσεις για ένα αντίστοιχο αμινοξύ, μια μονάδα που ονομάζεται κωδικόνιο. Το ριβόσωμα περιβάλλει το mRNA, χρησιμοποιώντας το για να συναρμολογήσει μια αλυσίδα αμινοξέων με την ίδια σειρά που θα βρεθούν στην τελική πρωτεΐνη. Σχηματίζει σύμπλοκα που συνδυάζουν ένα αμινοξύ με το κατάλληλο κωδικόνιο mRNA, οπότε το νουκλεϊκό οξύ είναι ένα σχέδιο για το τελικό προϊόν. Η σύνθεση αμινοξέων συμβαίνει ως μέρος της πέψης και του μεταβολισμού των τροφίμων, όχι ως μετάφραση.

Η μετάφραση στη σύνθεση πρωτεϊνών έχει πολλές φάσεις, αν και η διαδικασία είναι διαφορετική στα προκαρυωτικά κύτταρα – εκείνα των βακτηρίων – από ό, τι στα κύτταρα ζώων, φυτών και μυκήτων. Η πρώτη φάση, η ενεργοποίηση, συνδυάζει τις αμινο αλληλουχίες με τα κατάλληλα κωδικόνια mRNA μέσω χημικών δεσμών σε μια ακριβή διαδικασία. Η έναρξη ξεκινά από το ριβόσωμα όταν συνδέεται με μια θέση έναρξης στο mRNA που ξεκινά την πραγματική συγκέντρωση πρωτεΐνης. Η επιμήκυνση περιγράφει τη ριβοσωμική προσθήκη περισσότερων αμινοξέων στο ένα άκρο της αλυσίδας συναρμολόγησης, μια διαδικασία που συνεχίζεται κάτω από τον κλώνο του mRNA μέχρι να επιτευχθεί ένα κωδικόνιο που σημαίνει διακοπή.

Η τελική φάση της μετάφρασης στη σύνθεση πρωτεϊνών ονομάζεται τερματισμός και εξαρτάται από εξειδικευμένους χημικούς παράγοντες που αναγνωρίζουν ένα από τα τρία πιθανά μηνύματα διακοπής στο RNA και ανταποκρίνονται ανάλογα απελευθερώνοντας την πρωτεΐνη από το ριβοσώμα. Στη συνέχεια, η πρόσφατα συναρμολογημένη πρωτεΐνη, που ονομάζεται πολυπεπτίδιο, μπορεί να υποβληθεί σε μετα-μεταφραστική τροποποίηση, η οποία περιλαμβάνει αλλαγές που δεν κωδικοποιούνται από το RNA. Επιπλέον, το πολυπεπτίδιο πρέπει να διπλωθεί σε ένα συγκεκριμένο σχήμα – μια διαμόρφωση – που καθορίζει τη δομή και την τελική λειτουργία της τελικής πρωτεΐνης.