Translasi dan Sintesis Protein
Translasi adalah proses di mana informasi genetik yang dibawa dalam messenger RNA diuraikan oleh ribosom untuk membangun protein, makromolekul fungsional sel. Ini adalah langkah utama kedua ekspresi gen setelah transkripsi dan melengkapi aliran informasi dari gen ke produk fungsional yang dijelaskan oleh dogma sentral biologi molekuler.
Definition
Translasi adalah sintesis polipeptida yang dikatalisis ribosom, yang urutan asam aminonya ditentukan, kodon demi kodon, oleh templat messenger RNA, dengan transfer RNA berfungsi sebagai adaptor yang mencocokkan setiap kodon dengan asam aminonya.
Scope
Area ini mengarahkan pembaca pada bagaimana urutan nukleotida dibaca dalam triplet dan diubah menjadi urutan asam amino yang teratur. Ini mencakup kode genetik dan pengenalan kodon, fase inisiasi, elongasi, dan terminasi sintesis polipeptida, serta struktur dan fungsi katalitik ribosom. Ini memperlakukan translasi sebagai topik molekuler fundamental daripada sebagai panduan klinis.
Sub-topics
Core questions
- Bagaimana urutan nukleotida linear mRNA diubah menjadi urutan asam amino protein?
- Mesin molekuler apa yang membaca kodon dan membentuk ikatan peptida?
- Bagaimana awal dan akhir sintesis didefinisikan dan dikendalikan?
- Bagaimana translasi dibuat cepat dan akurat?
Key concepts
- Templat messenger RNA
- Adaptor transfer RNA
- Kodon triplet
- Kerangka baca
- Fase inisiasi, elongasi, dan terminasi
- Ribosom sebagai ribozim
- Fidelitas translasi
Key theories
- Dogma sentral biologi molekuler
- Informasi urutan mengalir dari asam nukleat ke protein dan tidak kembali dari protein; translasi adalah langkah transfer informasi terminal yang mengubah urutan mRNA menjadi urutan polipeptida.
- Hipotesis adaptor
- Crick mengusulkan bahwa molekul adaptor kecil, yang kemudian diidentifikasi sebagai transfer RNA, menjadi perantara antara kodon dan asam amino, karena basa nukleotida tidak dapat secara langsung mengenali rantai samping asam amino.
Mechanisms
mRNA dibaca dalam triplet yang tidak tumpang tindih yang disebut kodon, masing-masing menentukan satu asam amino atau sinyal berhenti. Aminoasil-transfer RNA mengirimkan asam amino yang antikodonnya berpasangan basa dengan kodon berurutan di dalam ribosom, yang mengkatalisis pembentukan ikatan peptida dan bergerak sepanjang pesan. Sintesis berlangsung dalam tiga fase: inisiasi, yang merakit ribosom pada kodon awal; elongasi, yang berulang kali menambahkan asam amino; dan terminasi, yang melepaskan rantai yang telah selesai pada kodon berhenti. Sistem bebas sel Nirenberg dan rekan-rekannya pertama kali menunjukkan bahwa urutan RNA yang terdefinisi mengarahkan penggabungan asam amino spesifik, dan studi struktural sejak itu menunjukkan bahwa ribosom itu sendiri, sebuah mesin RNA-protein, melakukan kimia tersebut.
Clinical relevance
Banyak antibiotik bekerja dengan secara selektif menghambat translasi bakteri, dan cacat bawaan pada komponen mesin translasi mendasari berbagai gangguan, membuat area ini relevan untuk memahami farmakologi dan mekanisme penyakit. Ini menjelaskan proses molekuler yang menjelaskan bagaimana obat dan mutasi memengaruhi produksi protein dan bukan merupakan dasar untuk keputusan diagnostik atau pengobatan individu.
Evidence & guidelines
Mekanisme yang diringkas di sini didasarkan pada bukti biokimia dan struktural selama beberapa dekade, termasuk eksperimen kode genetik tahun 1960-an dan struktur ribosom resolusi atom, dan dikonsolidasikan dalam buku teks biologi molekuler standar dan literatur ulasan utama.
History
Kerangka konseptual untuk translasi muncul pada tahun 1950-an dan 1960-an: Crick mengartikulasikan dogma sentral dan hipotesis adaptor, sementara Nirenberg, Khorana, dan lainnya menguraikan kode genetik menggunakan templat RNA sintetis dalam sistem bebas sel. Mesin molekuler yang bertanggung jawab, ribosom, kemudian diselesaikan secara detail atom, mengungkapkan bahwa inti katalitiknya adalah RNA.
Key figures
- Francis Crick
- Marshall Nirenberg
- Thomas Steitz
- Rachel Green
Related topics
Seminal works
- crick-1970
- nirenberg-1961
- steitz-2008
Frequently asked questions
- Bagaimana translasi berbeda dari transkripsi?
- Transkripsi menyalin DNA gen menjadi messenger RNA, sedangkan translasi membaca messenger RNA tersebut pada ribosom untuk merakit protein; transkripsi bekerja dalam satu alfabet kimia (nukleotida), sementara translasi mengubah antara dua alfabet (nukleotida dan asam amino).
- Mengapa ribosom disebut ribozim?
- Studi struktural menunjukkan bahwa ikatan peptida dibentuk oleh RNA ribosom daripada oleh protein, sehingga ribosom mengkatalisis sintesis sebagai enzim RNA, atau ribozim.