Biosynteza białek to kilkuetapowy proces, który polega na przetłumaczeniu informacji genetycznej zapisanej w kolejności nukleotydów łańcucha DNA na kolejność aminokwasów w łańcuchu białka. Proces dzieli się na dwa główne etapy:
- transkrypcja – synteza mRNA na bazie matrycowej nici DNA
- translacja – synteza łańcucha polipeptydowego na podstawie mRNA (matrycowego RNA)
Białka mogą być ekspresjonowane w sposób konstytutywny (ciągły) lub indukowany, wywołany czynnikiem zewnętrznym np. obecnością określonej cząsteczki w komórce. W komórkach eukariotycznych proces transkrypcji ma miejsce w jądrze komórkowym, natomiast translacja odbywa się bezpośrednio w cytoplazmie lub na szorstkiej siateczce śródplazmatycznej.
Podczas transkrypcji polimeraza RNA przyłącza się do miejsca promotorowego na nici DNA, rozpoczyna syntezę pre-mRNA i kontynuuje ją aż do terminatora (fragmentu nici DNA, która tworzy tzw. spinkę, fizyczną przeszkodę uniemożliwiającą dalsze przemieszczanie się polimerazy po nici DNA). W transkrypcji można wyróżnić: inicjację, elongację oraz terminację. Powstały pre-mRNA jest następnie poddawany obróbce potranskrypcyjnej, podczas której dochodzi do splicingu (wycinane są introny, czyli niekodujące odcinki sekwencji), przyłączenia tzw. czapeczki (7-metyloguanozyny) do końca 5’, która jest niezbędna do rozpoczęcia translacji oraz poliadenylacji końca 3’. Następnie gotowa cząsteczka mRNA jest transportowana do cytoplazmy gdzie następuje proces translacji.
Translacja odbywa się na rybosomach (kompleksach białek i rRNA – rybosomalnego RNA), gdzie kolejne kodony mRNA są „tłumaczone” na aminokwasy syntetyzowanego łańcucha polipeptydowego. W procesie translacji wyróżnia się 4 fazy – aktywację, inicjację, elongację oraz terminację. Podczas aktywacji odpowiednie aminokwasy łączą się za pomocą wiązań estrowych z odpowiadającymi im tRNA (transportowymi RNA), które transportują je do rybosomów U Eucaryotów inicjacja translacji rozpoczynana jest dzięki białku EIF-4E (eukariotycznemu czynnikowi inicjującemu translację 4E), które rozpoznaje czapeczkę mRNA i kieruje je na rybosom. Następnie kompleks obu jednostek rybosomu z mRNA jest miejscem, gdzie następuje właściwa synteza łańcucha polipeptydowego (elongacja). Kolejne aminokwasy za pośrednictwem tRNA są przyłączane wiązaniami peptydowymi do powstającego białka. Po każdym przyłączeniu się aminokwasu następuje przesunięcie mRNA w kompleksie rybosomalnym o trzy nukleotydy (kodon). Synteza trwa do momentu napotkania kodonu stop. Co ciekawe, za aktywność katalityczną rybosomów odpowiada rRNA, natomiast część białkowa kompleksu odgrywa rolę kofaktora reakcji tworzenia wiązania peptydowego. Szybkość biosyntezy białek w komórkach eukariotycznych może wynosić do 7-8 cząsteczek aminokwasów na sekundę. Po zakończonej translacji cząsteczki białek ulegają modyfikacjom potranslacyjnym takim jak: fosforylacja, hydroksylacja, glikozylacja, ubikwitynacja, metylacja czy obróbka proteolityczna (usunięcie fragmentów łańcucha przez proteazy), które kształtują ich ostateczne właściwości fizyko-chemiczne oraz aktywność.
W odróżnieniu od Procaryota, etapy biosyntezy białek u Eucaryota są rozdzielone w miejscu i czasie. Co więcej, mRNA organizmów eukariotycznych jest monocystroniczne, co oznacza, że jedna cząsteczka mRNA odpowiada za syntezę jednego białka.
Biosynteza białek u eukariotów Wasze opinie