Translacija proteina

Sinteza proteina se obavlja u procesu nazvanom translacija u kome se abeceda nukleinskih kiselina sa četiri slova (A, G,C,T) mora prevesti na jezik proteina sa 20 različitih aminokiselina. Dok se replikacija i transkripcija eukariota vrše u jedru, translacija se odvija na ribozomima u citoplazmi. Translacija je proces kojim se niz nukleotida u i-RNK prevodi u niz aminokiselina u proteinu. Ulogu prevodioca u ovom procesu (translatio=prevođenje ) igraju t-RNK koje jednom svojim krajem (antikodonom) iščitavaju kodon na i-RNK, a na drugom kraju nose odgovarajuću aminokiselinu.

Osnovi translacije

Sinteza proteina u ćeliji je složen proces koji se odvija uz učešće ribozoma, i-RNK, t-RNK i velikog broja enzima. Proteini su realizatori genetičkih informacija od čije strukture i funkcije zavisi odvijanje svih vitalnih procesa u ćeliji. U toku procesa translacije nikada ne dolazi do direktne veze između kodona i-RNK i odgovarajućih aminokiselina, iako redoslijed ugrađivanja aminokiselina u polipeptidni lanac u potpunosti zavisi od redoslijeda kodona u i-RNK. Ulogu posrednika između kodona i-RNK i aminokiselina imaju t-RNK koje se jednim krajem vezuju za kodon, a drugim za odgovarajuću aminokiselinu.

Kod prokariota se transkripcija i translacija odvijaju skoro istovremeno u citoplazmi ( u isto vrijeme na istom mestu). Kod eukariota su ova dva procesa i prostorno i vremenski razgraničeni. Prvo se u jedru izvrši transkripcija, zatim se nezrele RNK dodatno u jedru obrađuju pa se tek onda šalju u citoplazmu gde se obavlja translacija. Kod obe grupe organizama translacija se vrši u 5′-3′ pravcu.

Transportne RNK

Da bi se mogli razumjeti procesi koji se vrše za vrijeme translacije, potrebno je upoznati strukturu i osobine t-RNK. T-RNK su najmanje veličine među RNK molekulima (veličina im je svega 70-90 nukleotida). Njihova sekundarna struktura ima oblik djeteline sa tri lista i obrazuje se vodikovim vezama između komplementarnih baza (samo što za razliku od DNK ovdje te baze pripadaju istom lancu). Molekula t-RNK sadrži 4 kraka, od kojih tri imaju po jedan dvolančani dio (dršku) i jedan jednolančani dio (petlju). Krak koji ne sadrži petlju predstavlja mjesto vezivanja aminokiselina. Na njegovom 3′ kraju nalazi se triplet CCA za koji se vezuje aminokiselina. Naspram ovog kraka nalazi se krak koji nosi antikodon. Vezivanje aminokiseline za t-RNK katalizira enzim aminoacil-t-RNK sintetaza koji omogućava da se ova veza obogati energijom oslobođenom razlaganjem ATP-a. Ta energija će kasnije biti upotrebljena za formiranje peptidne veze.

Prema tome, t-RNK imaju veoma značajnu ulogu u prevođenju genetičke informacije sa jezika nukleotida na jezik aminokiselina. Ispravno čitanje genetičke informacije (točnost translacije) u velikoj mjeri ovisi od toga da se svaka aminokiselina veže baš za odgovarajuću t-RNK, kao i od pravilnog vezivanja kodona i antikodona (A=U; GºC).

Tok translacije

Translacija se odvija kroz tri faze: inicijaciju, elongaciju i terminaciju.

Prva faza, inicijacija, obuhvata procese kojima se vezuje i-RNK sa malom i velikom subjedinicom ribozoma. U ribozomu ima dva mjesta, tzv. P i A mjesto (P-peptidil mjesto; A-aminoacil mjesto, P mjesto je ono na kome je vezana t-RNK sa povezanim aminokiselinama, a A mesto je ono na koje dolazi t-RNK sa novom aminokiselinom), za koje se mogu vezati dvije t-RNK.

Prva t-RNK koja ulazi u ribozom je ona sa antikodonom koji je komplementaran start kodonu AUG (kod prokariota pored AUG, start kodon može da bude i GUG). Ta t-RNK nosi aminokiselinu metionin i vezuje se za P mjesto. Na A mjesto u ribozomu dolazi druga t-RNK čiji antikodon je komplementaran narednom kodonu i-RNK (prvi poslije start kodona). Dvije aminokiseline su sada blizu jedna drugoj. Kida se veza između metionina i t-RNK, a oslobođena energija se koristi za stvaranje peptide veze između dvije prve aminokiseline. Prva t-RNK napušta ribozom, a druga po redu t-RNK prelazi sa A na P mjesto čime se ribozom pomjera za jedan kodon duž i-RNK. Ribozom se pomjera u 5′-3′ pravcu.  Sada se na P mestu nalazi t-RNK za koju su vezane dvije aminokiseline, a A mjesto je slobodno. Na A mesto ulazi slijedeća po redu t-RNK koja nosi antikodon komplementaran trećem kodonu i-RNK i proces se ponavlja sve dok se u i-RNK ne stigne do stop kodona.

Pošto stop kodon ne određuje ni jednu aminokiselinu, za njega se vezuje neki od proteinskih faktora (RF1, RF2 ili RF3 kod prokariota, dok je kod eukariota samo jedan faktor označen kao eRF; RF-faktor relaksacije) što dovodi do raspada čitavog kompleksa (odvajaju se subjedinice ribozoma od t-RNK i i-RNK i oslobađa se novosintetisani polipeptidni lanac).