Биосинтез белка — это сложный и многоступенчатый процесс, который происходит в клетках. Основные этапы этого процесса можно разделить на два основных этапа: транскрипция, которая происходит в ядре, и трансляция, происходящая в цитоплазме. Давайте рассмотрим каждый из этих этапов подробнее.
1. Транскрипция (в ядре)
- Инициация: Процесс начинается с того, что специфические белки (транскрипционные факторы) связываются с промотором гена на молекуле ДНК. Это приводит к тому, что двойная спираль ДНК расплетается.
- Элонгация: РНК-полимераза, фермент, который отвечает за синтез РНК, начинает синтезировать молекулу мРНК (матричной РНК) на основе одной из цепей ДНК. В процессе добавляются рибонуклеотиды, комплементарные нуклеотидам ДНК.
- Терминация: Когда РНК-полимераза достигает терминаторной последовательности ДНК, синтез мРНК завершается, и мРНК отделяется от ДНК.
- Обработка мРНК: После синтеза мРНК проходит процесс сплайсинга, где удаляются интроны (неcoding sequences), а экзоны (coding sequences) соединяются. Также добавляются 5' кап и 3' поли-А хвост для защиты мРНК и улучшения её стабильности.
2. Трансляция (в цитоплазме)
- Инициация: мРНК выходит из ядра в цитоплазму и связывается с рибосомой. На рибосоме происходит распознавание стартового кодона (обычно AUG), после чего к нему присоединяется первая тРНК (транспортная РНК), несущая соответствующую аминокислоту.
- Элонгация: Рибосома перемещается по мРНК, считывая её кодоны (триплеты нуклеотидов). Каждая тРНК, соответствующая кодону мРНК, приносит аминокислоту, которая добавляется к растущей полипептидной цепи. Этот процесс включает взаимодействие между тРНК, рибосомой и мРНК.
- Терминация: Когда рибосома достигает стоп-кодона (например, UAA, UAG или UGA), синтез белка завершается. Полипептидная цепь отделяется от рибосомы, и рибосома распадается на свои субъединицы.
Таким образом, биосинтез белка включает в себя два основных этапа: транскрипцию в ядре, где происходит синтез мРНК, и трансляцию в цитоплазме, где мРНК используется для сборки белка. Этот процесс является основой для формирования всех белков, необходимых для жизнедеятельности клеток и организма в целом.