Translasyon ve Protein Sentezi
Translasyon, haberci RNA'da taşınan genetik bilginin ribozomlar tarafından çözülerek hücrenin işlevsel makromolekülleri olan proteinlerin sentezlenmesi sürecidir. Bu, transkripsiyondan sonra gen ifadesinin ikinci ana adımıdır ve moleküler biyolojinin merkezi dogması tarafından tanımlanan genetik bilginin genden işlevsel ürüne akışını tamamlamaktadır.
Tanım
Translasyon, amino asit dizisi haberci RNA şablonu tarafından kodon kodon belirlenen bir polipeptidin ribozom katalizli sentezidir; bu süreçte taşıyıcı RNA'lar (transfer RNA'lar) her bir kodonu kendi amino asidine eşleştiren adaptörler olarak görev yapmaktadır.
Kapsam
Bu alan, bir nükleotit dizisinin üçlüler halinde nasıl okunduğunu ve düzenli bir amino asit dizisine nasıl dönüştürüldüğünü okuyucuya açıklamaktadır. Genetik kodu ve kodon tanımayı, polipeptit sentezinin başlangıç (initiation), uzama (elongation) ve sonlanma (termination) fazlarını, ribozomun yapısını ve katalitik işlevini kapsamaktadır. Translasyonu klinik bir rehberlikten ziyade temel bir moleküler konu olarak ele almaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- mRNA'nın doğrusal nükleotit dizisi bir proteinin amino asit dizisine nasıl dönüştürülür?
- Kodonları okuyan ve peptit bağlarını oluşturan moleküler mekanizma nedir?
- Sentezin başlangıcı ve sonu nasıl tanımlanır ve kontrol edilir?
- Translasyon hem hızlı hem de doğru nasıl yapılır?
Anahtar kavramlar
- Haberci RNA şablonu
- Taşıyıcı RNA adaptörleri
- Üçlü kodon
- Okuma çerçevesi
- Başlangıç, uzama ve sonlanma fazları
- Ribozom bir ribozim olarak
- Translasyonel doğruluk
Temel kuramlar
- Moleküler biyolojinin merkezi dogması
- Dizi bilgisi nükleik asitten proteine doğru akmaktadır ve proteinden geri akmamaktadır; translasyon, mRNA dizisini polipeptit dizisine dönüştüren son bilgi aktarım adımıdır.
- Adaptör hipotezi
- Crick, nükleotit bazları amino asit yan zincirlerini doğrudan tanıyamadığı için, daha sonra taşıyıcı RNA'lar olarak tanımlanan küçük adaptör moleküllerinin kodonlar ve amino asitler arasında aracılık ettiğini öne sürmüştür.
Mekanizmalar
Bir mRNA, her biri bir amino asidi veya bir dur sinyalini belirten, üst üste binmeyen üçlüler halinde (kodonlar olarak adlandırılır) okunmaktadır. Aminoasil-taşıyıcı RNA'lar (aminoacyl-transfer RNA'lar), antikodonları ribozom içindeki ardışık kodonlarla baz eşleşmesi yapan amino asitleri taşımaktadır; ribozom ise peptit bağı oluşumunu katalize etmekte ve mesaj boyunca ilerlemektedir. Sentez üç fazda ilerlemektedir: ribozomu bir başlangıç kodonu üzerinde birleştiren başlangıç (initiation); tekrar tekrar amino asit ekleyen uzama (elongation); ve tamamlanmış zinciri bir dur kodonunda serbest bırakan sonlanma (termination). Nirenberg ve arkadaşlarının hücre dışı sistemleri, tanımlanmış RNA dizilerinin belirli amino asitlerin dahil edilmesini ilk kez göstermiştir ve yapısal çalışmalar o zamandan beri ribozomun kendisinin, bir RNA-protein makinesi olarak, kimyasal reaksiyonları gerçekleştirdiğini ortaya koymuştur.
Klinik önem
Birçok antibiyotik, bakteriyel translasyonu seçici olarak inhibe ederek etki etmektedir ve translasyonel mekanizmanın bileşenlerindeki kalıtsal kusurlar çeşitli bozuklukların temelini oluşturmaktadır; bu da bu alanı farmakoloji ve hastalık mekanizmalarını anlamak için önemli kılmaktadır. İlaçların ve mutasyonların protein üretimini nasıl etkilediğini açıklayan moleküler süreçleri tanımlamaktadır ve bireysel tanı veya tedavi kararları için bir temel oluşturmamaktadır.
Kanıt ve kılavuzlar
Burada özetlenen mekanizmalar, 1960'lardaki genetik kod deneyleri ve atomik çözünürlüklü ribozom yapıları dahil olmak üzere onlarca yıllık biyokimyasal ve yapısal kanıta dayanmaktadır ve standart moleküler biyoloji ders kitaplarında ve önemli derleme literatüründe pekiştirilmiştir.
Tarihçe
Translasyon için kavramsal çerçeve 1950'ler ve 1960'larda ortaya çıkmıştır: Crick merkezi dogmayı ve adaptör hipotezini dile getirirken, Nirenberg, Khorana ve diğerleri hücre dışı sistemlerde sentetik RNA şablonları kullanarak genetik kodu çözmüştür. Sorumlu moleküler makine olan ribozom, daha sonra atomik düzeyde çözümlenmiş ve katalitik çekirdeğinin RNA olduğu ortaya konmuştur.
Öne çıkan isimler
- Francis Crick
- Marshall Nirenberg
- Thomas Steitz
- Rachel Green
İlgili konular
Temel eserler
- crick-1970
- nirenberg-1961
- steitz-2008
Sıkça sorulan sorular
- Translasyon, transkripsiyondan nasıl farklıdır?
- Transkripsiyon bir genin DNA'sını haberci RNA'ya kopyalarken, translasyon bu haberci RNA'yı bir ribozom üzerinde okuyarak bir protein sentezler; transkripsiyon tek bir kimyasal alfabe (nükleotitler) içinde çalışırken, translasyon iki alfabe (nükleotitler ve amino asitler) arasında dönüşüm yapar.
- Ribozom neden bir ribozim olarak adlandırılır?
- Yapısal çalışmalar, peptit bağının protein tarafından değil, ribozomal RNA tarafından oluşturulduğunu göstermiştir; bu nedenle ribozom, bir RNA enzimi veya ribozim olarak sentezi katalize etmektedir.