Život je proces postojanja proteinskih molekula. Tako to izražavaju mnogi znanstvenici koji su uvjereni da su proteini temelj svega živog. Ove su prosudbe apsolutno točne, jer te tvari u stanici imaju najveći broj osnovnih funkcija. Svi ostali organski spojevi imaju ulogu energetskih supstrata, a energija je opet potrebna za sintezu proteinskih molekula.
Sposobnost tijela da sintetizira protein
Nisu svi postojeći organizmi sposobni sintetizirati proteine u stanici. Virusi i neke vrste bakterija ne mogu stvarati proteine, pa su stoga paraziti i primaju potrebne tvari iz stanice domaćina. Drugi organizmi, uključujući prokariotske stanice, sposobni su sintetizirati proteine. Sve ljudske, životinjske, biljne, gljivične stanice, gotovo sve bakterije i protisti žive od sposobnosti biosinteze proteina. To je potrebno za provedbu strukturno-formirajućih, zaštitnih, receptorskih, transportnih i drugih funkcija.
Odgovor na pozornicibiosinteza proteina
Struktura proteina je kodirana u nukleinskoj kiselini (DNA ili RNA) u obliku kodona. To je nasljedna informacija koja se reproducira svaki put kada stanica treba novu proteinsku tvar. Početak biosinteze je prijenos informacija u jezgru o potrebi za sintetiziranjem novog proteina s već zadanim svojstvima.
Kao odgovor na to, dio nukleinske kiseline je despiraliziran, gdje je njegova struktura kodirana. Ovo mjesto je duplicirano glasničkom RNA i preneseno na ribosome. Oni su odgovorni za izgradnju polipeptidnog lanca koji se temelji na matričnoj – glasničkoj RNA. Ukratko, sve faze biosinteze prikazane su na sljedeći način:
- transkripcija (faza udvostručavanja segmenta DNK s kodiranom strukturom proteina);
- obrada (formiranje glasničke RNA);
- translation (sinteza proteina u stanici na temelju glasničke RNA);
- post-translacijska modifikacija ("sazrijevanje" polipeptida, formiranje njegove trodimenzionalne strukture).
Transkripcija nukleinske kiseline
Svu sintezu proteina u stanici provode ribosomi, a informacije o molekulama sadržane su u nukleinskoj kiselini (RNA ili DNA). Nalazi se u genima: svaki gen je specifičan protein. Geni sadrže informacije o slijedu aminokiselina novog proteina. U slučaju DNK, uklanjanje genetskog koda provodi se na sljedeći način:
- počinje oslobađanje mjesta nukleinske kiseline iz histona, dolazi do despiralizacije;
- DNA polimerazaudvostručuje dio DNK koji pohranjuje proteinski gen;
- dvostruki dio je prekursor glasničke RNA, koju enzimi obrađuju kako bi uklonili nekodirajuće umetke (sinteza mRNA se provodi na njegovoj osnovi).
Na temelju pro-informacijske RNA, sintetizira se mRNA. To je već matriks, nakon čega dolazi do sinteze proteina u stanici na ribosomima (u grubom endoplazmatskom retikulumu).
Sinteza ribosomalnih proteina
Poruka RNA ima dva kraja, koji su raspoređeni kao 3`-5`. Čitanje i sinteza proteina na ribosomima počinje na 5' kraju i nastavlja se do introna, regije koja ne kodira nijednu od aminokiselina. To ide ovako:
- messenger RNA "nanizane" na ribosom, pričvršćuje prvu aminokiselinu;
- ribosom se pomiče duž glasničke RNA za jedan kodon;
- transfer RNA osigurava željenu (kodiranu danim kodonom mRNA) alfa-aminokiselinu;
- aminokiselina se pridružuje početnoj aminokiselini kako bi tvorila dipeptid;
- onda se mRNA ponovno pomiče za jedan kodon, unosi se alfa aminokiselina i pridružuje se rastućem peptidnom lancu.
Kada ribosom dosegne intron (nekodirajući umetak), glasnička RNA samo ide dalje. Zatim, kako glasnička RNA napreduje, ribosom ponovno stiže do egzona - mjesta čiji nukleotidni slijed odgovara određenomaminokiselina.
Od ove točke ponovno počinje dodavanje proteinskih monomera u lanac. Proces se nastavlja sve dok se ne pojavi sljedeći intron ili do stop kodona. Potonji zaustavlja sintezu polipeptidnog lanca, nakon čega se primarna struktura proteina smatra završenom i počinje faza postsintetske (post-translacijske) modifikacije molekule.
Post-translacijska izmjena
Nakon translacije dolazi do sinteze proteina u cisternama glatkog endoplazmatskog retikuluma. Potonji sadrži mali broj ribosoma. U nekim stanicama mogu biti potpuno odsutne u RES-u. Takva su područja potrebna za formiranje prvo sekundarne, zatim tercijarne ili, ako je programirano, kvartarne strukture.
Sva sinteza proteina u stanici odvija se uz trošenje ogromne količine ATP energije. Stoga su svi drugi biološki procesi potrebni za održavanje biosinteze proteina. Osim toga, dio energije je potreban za prijenos proteina u stanici aktivnim transportom.
Mnogi proteini se prenose s jednog mjesta u stanici na drugo radi modifikacije. Konkretno, posttranslacijska sinteza proteina događa se u Golgijevom kompleksu, gdje je domena ugljikohidrata ili lipida vezana na polipeptid određene strukture.
