Proteiinisynteesi

Proteiinisynteesi on biologinen prosessi, jolla solu valmistaa amino­hapoista proteiineja. Sen perustana on geenin emäsjärjestys, joka transkription ja translaation sekä mahdollisen lisämuokkauksen kautta tuottaa toimivan proteiinin. Solujen proteiinisynteesi tapahtuu ribosomien avulla.

Transkriptio

Transkriptio tarkoittaa lähetti-RNA-molekyylin valmistamista solun tumassa. Entsyymi nimeltä RNA-polymeraasi avaa DNA-ketjun kaksoiskierteen halutun geenin kohdalta ja aloittaa matkan DNA-juostetta pitkin. Edetessään RNA-polymeraasi syntetisoi yksijuosteisen lähetti-RNA-molekyylin käyttäen muottinaan DNA:ta.

Valmista lähetti-RNA:ta muokataan ennen seuraavaa vaihetta, translaatiota. Sen päihin lisätään nukleotidisekvenssit, jotka suojaavat sitä solun RNA:ta hajottavilta mekanismeilta. Myös eukaryoottisoluille ominainen lähetti-RNA:n silmukointi tapahtuu tässä vaiheessa.

Translaatio

Translaatiossa lähetti-RNA:n nukleotidien järjestys käännetään geneettisen koodin mukaisesti polypeptidiketjun aminohappojärjestykseksi. Tätä varten lähetti-RNA kuljetetaan solulimassa sijaitsevan ribosomin luo. Jos tuotettava proteiini on kalvoproteiini, solun sisäisen kalvojärjestelmän osa tai solusta ulos eritettävä proteiini kuten hormoni, ribosomi kiinnittyy solulimakalvostoon tai tumakotelon ulkoseinään. Muuten proteiinisynteesi jatkuu vapaana solulimassa olevassa ribosomissa.

Ribosomin pinnalla siirtäjä-RNA-molekyylien paikalle kuljettamat aminohapot liitetään toisiinsa peptidisidoksilla pitkäksi ketjuksi, jonka järjestyksen määrää lähetti-RNA:n emäsjärjestys. Tämä perustuu kolmen peräkkäisen emäksen ryhmiin, tripletteihin eli kodoneihin, joita kutakin vastaa tietty aminohappo. Proteiinisynteesin aloituskohtaa merkitsee oma kodoni, joka koodaa myös metioniini-aminohapon liittämistä ketjuun. Ribosomi lopettaa polypeptidiketjun muodostamisen kohdattuaan yhden kolmesta lopetuskodonista.

Translaation jälkeen

Translaation jälkeen proteiini ei yleensä ole vielä sellaisenaan toimintakelpoinen. Polypeptidiketju on alkanut jo translaation aikana kiertyä proteiinin toiminnan kannalta ratkaisevaan sekundaari- ja tertiaarirakenteeseen. Toiset proteiinit, ns. kaitsijaproteiinit, voivat auttaa tässä.

Muita mahdollisia muutoksia valmistuvaan proteiiniin ovat esimerkiksi rikkisiltojen muodostuminen ketjun aminohappojen välille, hiilihydraatti-, lipidi- tai fosfaattiosien liittäminen, muutaman aminohapon poisto tai jopa ketjun entsymaattinen katkaisu (kuten insuliini-hormonin muodostuksessa).

Proteiinin jatkokäsittely jatkuu vielä solulimakalvostossa ja Golgin laitteessa. Proteiini saavuttaa lopullisen muotonsa. Ja mikäli solu ei tarvitse sitä itse, solu pakkaa sen kalvorakkulaan ja antaa sen eksosytoosin kautta toisille soluille.

Bakteerien proteiinisynteesissä mukana olevia molekyylejä 

Bakteerien proteiinisynteesin käynnistymiseen tarvitaan ribosomi sekä F-metyylin siirtäjä-RNA, Mg2+ -ioneja sekä proteiinitekijät F1, F2 ja F3. Lähetti-RNA liittyy 30S-alayksikköön. Tarvitaan myös GTP:tä, ja F2 on GTP-aasi. Proteiinisynteesin etenemiseen tarvitaan sekä Tu että Ts, jotka vastaavat eukaryoottien transferaasi I:t. S-alayksikössä on peptidyylitransferaasi, joka synnyttää peptidisidoksen. G-faktori irrottaa siirtäjä-RNA:n, kun peptidisidos on syntynyt. Siinä on vapaita tioliryhmiä, sen molekyylipaino on 80 000 ja se vastaa eukaryoottien transfereeasi II:ta.

Lähteet

Aiheesta muualla 

Opetus.tv: Biologian etäopiskeluympäristö, Proteiinisynteesi

Molekyylibiologia
Proteiinit
Kemiallinen synteesi
Seulonnan keskeiset artikkelit