Μετάφραση (βιολογία)

Η μετάφραση είναι το δεύτερο μέρος της βιοσύνθεσης των πρωτεϊνών (η κατασκευή των πρωτεϊνών). Αποτελεί μέρος της διαδικασίας γονιδιακής έκφρασης.

Πριν έρθει η μετάφραση:

μεταγραφή, η οποία παράγει μια αλυσίδα ιντρονίων και εξονίων.
τη συγκόλληση του RNA από τα συγκολλητοσώματα που αφαιρούν τα ιντρόνια και
διαμόρφωση του αγγελιοφόρου RNA από τα εξόνια.

Στους ευκαρυώτες, η μετάφραση πραγματοποιείται στα ριβοσώματα στο κυτταρόπλασμα και στο ενδοπλασματικό δίκτυο. Στα βακτήρια, η μετάφραση συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου: δεν έχουν πυρήνα.

Τα ριβοσώματα αποτελούνται από ένα μικρό μέρος και ένα μεγάλο μέρος που περιβάλλουν το mRNA (αγγελιοφόρο RNA). Κατά τη μετάφραση, το mRNA έχει την αλληλουχία των βάσεων για την παραγωγή ενός συγκεκριμένου πολυπεπτιδίου. Η αλληλουχία αυτή καθορίζεται αρχικά από το DNA και αντιγράφεται από το mRNA. Το πολυπεπτίδιο μπορεί να είναι μια ολόκληρη πρωτεΐνη. Ή, μπορεί να είναι απλώς ένα τμήμα, που περιμένει να συνδυαστεί με άλλα πολυπεπτίδια ώστε να φτιάξει μια ολόκληρη πρωτεΐνη. Το πολυπεπτίδιο πρέπει επίσης να διπλωθεί πριν λειτουργήσει ως πρωτεΐνη.

Τα αμινοξέα μεταφέρονται από συγκεκριμένα tRNA με αντικωδικόνια για να συνδεθούν με τα αντίστοιχα κωδικόνια του mRNA. Κάθε tRNA έχει το δικό του αντικωδικόνιο και μεταφέρει ένα αμινοξύ. Ένα αντικωδικόνιο είναι πάντα μαζί με το ίδιο αμινοξύ.

Όταν το tRNA ταιριάζει με το mRNA, το αμινοξύ που συνδέεται με το tRNA αποσυνδέεται από το tRNA και συνδέεται με το αμινοξύ που έφερε το προηγούμενο tRNA.

Έτσι, το ριβόσωμα λειτουργεί όπως το χρηματιστηριακό δελτίο και η ταινία. Πολλά ριβοσώματα, μαζί με το mRNA, θα προσκολληθούν στην εξωτερική μεμβράνη του τραχύ ενδοπλασματικού δικτύου. Οι πρωτεΐνες που φτιάχνουν αυτά τα ριβοσώματα πηγαίνουν στο εσωτερικό του ενδοπλασματικού δικτύου, όπου πιθανότατα θα πάνε αργότερα σε ένα κυστίδιο. Τα κυστίδια θα μεταφέρουν στη συνέχεια τις πρωτεΐνες σε άλλα οργανίδια ή ακόμη και στο εξωτερικό του κυττάρου.

Διάγραμμα που δείχνει τη μετάφραση του mRNA και τη σύνθεση των πρωτεϊνών από ένα ριβόσωμα

Τέσσερα στάδια

Η μετάφραση πραγματοποιείται σε τέσσερα στάδια: ενεργοποίηση (ετοιμασία), έναρξη (έναρξη), επιμήκυνση (επιμήκυνση) και τερματισμός (διακοπή). Οι όροι αυτοί περιγράφουν την ανάπτυξη της αλυσίδας αμινοξέων (πολυπεπτίδιο).

Τα αμινοξέα μεταφέρονται στα ριβοσώματα και συναρμολογούνται σε πρωτεΐνες. Στο στάδιο της ενεργοποίησης, το σωστό αμινοξύ συνδέεται ομοιοπολικά με το σωστό RNA μεταφοράς (tRNA). Όταν το tRNA συνδέεται με ένα αμινοξύ, "φορτίζεται".
Η έναρξη είναι όταν το μικρό τμήμα του ριβοσώματος συνδέεται με το 5' άκρο του mRNA με τη βοήθεια των παραγόντων έναρξης (IF).
Η επιμήκυνση είναι όταν τα αμινοξέα που φέρνουν τα "φορτισμένα" tRNA συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα πολυπεπτίδιο.

Ορισμένα αντιβιοτικά δρουν εμποδίζοντας τη μετάφραση να συμβεί. Τα προκαρυωτικά ριβοσώματα είναι διαφορετικά από τα ευκαρυωτικά ριβοσώματα. Έτσι, τα αντιβιοτικά μπορούν να σκοτώσουν τα βακτήρια χωρίς να βλάψουν τον ευκαρυωτικό ξενιστή. Για παράδειγμα, τα αντιβιοτικά που λαμβάνονται από έναν άνθρωπο μπορεί να σκοτώσουν τα βακτήρια που τον αρρωσταίνουν, αλλά δεν θα βλάψουν τον άνθρωπο.

Επισκόπηση της μετάφρασης του ευκαρυωτικού αγγελιοφόρου RNA

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Q: Τι είναι η μετάφραση;

A: Η μετάφραση είναι το δεύτερο μέρος της βιοσύνθεσης των πρωτεϊνών, που είναι η διαδικασία παραγωγής πρωτεϊνών. Αποτελεί μέρος της γονιδιακής έκφρασης και περιλαμβάνει το σχηματισμό αγγελιοφόρου RNA από εξώνια και ιντρόνια.

Ερ: Πού λαμβάνει χώρα η μετάφραση στους ευκαρυώτες;

Α: Στους ευκαρυώτες, η μετάφραση συμβαίνει στα ριβοσώματα στο κυτταρόπλασμα και στο ενδοπλασματικό δίκτυο.

Ερ: Πώς λειτουργούν τα tRNA κατά τη διάρκεια της μετάφρασης;

Α: Κατά τη διάρκεια της μετάφρασης, τα tRNA με αντικωδικόνια συνδέονται με τα αντίστοιχα κωδικόνια του mRNA και μεταφέρουν αμινοξέα. Όταν ένα tRNA ταιριάζει με ένα mRNA, το αμινοξύ που ήταν συνδεδεμένο με αυτό αποσυνδέεται από το tRNA και συνδέεται με το αμινοξύ που έφερε το προηγούμενο tRNA.

Ερ: Πώς λειτουργεί ένα ριβόσωμα κατά τη διάρκεια της μετάφρασης;

Α: Ένα ριβόσωμα λειτουργεί όπως το χρηματιστήριο και η ταινία με τα ticker κατά τη διάρκεια της μετάφρασης. Πολλά ριβοσώματα προσκολλώνται σε μια εξωτερική μεμβράνη του τραχύ ενδοπλασματικού δικτύου μαζί με το mRNA, όπου φτιάχνουν πρωτεΐνες που μπαίνουν σε κυστίδια τα οποία στη συνέχεια τις μεταφέρουν σε άλλα οργανίδια ή έξω από το κύτταρο.

Ερ: Τι προηγείται της μεταγραφής;

Α: Πριν από τη μεταγραφή προηγείται η γονιδιακή έκφραση η οποία παράγει μια αλυσίδα ιντρονίων και εξονίων μέσω της ωρίμανσης του RNA από τα σπλησιοσωμάτια τα οποία αφαιρούν τα ιντρόνια.

Ερ: Τι συμβαίνει μετά την παραγωγή των πολυπεπτιδίων κατά τη μετάφραση;

Α: Αφού παραχθούν τα πολυπεπτίδια κατά τη διάρκεια της μετάφρασης, μπορεί να χρειαστεί να συνδυαστούν με άλλα πολυπεπτίδια ώστε να σχηματίσουν ολόκληρες πρωτεΐνες ή να διπλωθούν πριν λειτουργήσουν ως πρωτεΐνες.

Ερ: Πού λαμβάνει χώρα η μετάφραση στα βακτήρια;

Α: Στα βακτήρια, η μετάφραση λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων τους, καθώς δεν διαθέτουν πυρήνα.