Translacja
Proces syntezy białka, czyli translacji, jest ostatnią fazą ekspresji informacji genetycznej w komórce. Informacja zaszyfrowana podczas transkrypcji w informacyjnym RNA tłumaczona jest na sekwencję aminokwasów w białku. Miejsce procesu syntezy białek, czyli rybosomy, było znane znacznie wcześniej, niż zrozumiano sam proces. O istnieniu mRNA i jego roli pomiędzy syntezą białek a DNA dowiedziano się na przełomie lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku. Francis Crick, w 1985 roku, zasugerował istnieje cząsteczek tRNA, które mogły połączyć wiązaniem wodorowym RNA z aminokwasem.
Cząsteczka tRNA przypomina kształtem liść koniczyny, co jest wynikiem połączenia się komplementarnych zasad. Wszystkie rodzaje tRNA różnią się od siebie trzema nukleotydami, antykodonem. Każdy antykodon jest komplementarny do właściwego kodonu w mRNA. Kodon to triplet nukleotydów. Dana cząsteczka tRNA może przyłączyć dokładnie jeden rodzaj aminokwasu. Połączoną cząsteczkę tRNA z aminokwasem nazywa się aminoacylo-tRNA.
Synteza białka rozpoczyna się w momencie połączenia się kwasu mRNA z rybosomem. Proces ten odbywa się w trzech kolejnych etapach: inicjacja (zapoczątkowanie), elongacja (wydłużanie) i terminacja (zakończenie). łańcucha polipeptydowego. Odpowiedzialny za poprawne tłumaczenie informacji genetycznej jest proces inicjacji. W nim rybosom i inicjatorowy tRNA rozpoznają miejsce w mRNA, w którym następuje rozpoczęcie syntezy, kodon AUG. Sekwencja AUG występuje dużo razy w łańcuchu mRNA, lecz by rozpocząć proces syntezy musi leżeć w odpowiednim kontekście sekwencyjnym. Zatem nie zawsze inicjatorem jest pierwszy kodon AUG. W inicjacji uczestniczy też wiele czynników białkowych (inicjujących). Po rozpoznaniu odpowiedniego miejsca, do rybosomu dostarczany jest odpowiedni aminoacylo-tRNA (tRNA z antykodonem UAC niosący metioninę) z cytoplazmy. Umiejscawia się on w położeniu peptydylowym (P) rybosomu. Następny kodon po AUG czeka na oddziaływanie z odpowiednim aminoacylo-tRNA, który zajmie położenie aminoacylowe (A). Rozpoczyna się etap elongacji, składający się z cykli, po których łańcuch polipeptydowy wydłuża się o jeden aminokwas. Każdy cykl można podzielić na trzy fazy:
- dołączenie aminoacylo-tRNA do miejsca A rybosomu,
- wytworzenie wiązania peptydowego pomiędzy dwoma aminokwasami, czyli przeniesienie formylometaniny lub peptydylu z miejsca P na grupę aminową aminokwasu w miejscu A
- przesunięcie łańcucha mRNA o jeden kodon względem rybosomu (translokacja), a zatem usunięcie tRNA z miejsca P i przeniesienie peptydylo-tRNA z miejsca A na miejsce P rybosomu.
Uwalniane tRNA z miejsca P opuszcza rybosom i wraca do cytoplazmy, gdzie może przyłączyć kolejny aminokwas. Pojawienie się następnego aminoacylo-tRNA rozpoczyna kolejny cykl. Sygnałem do zakończenia elongacji i rozpoczęcia terminacji jest pojawienie się w rybosomie kodonu nonsensownego: UAG, UAA lub UGA. Nie są one rozpoznawane przez tRNA, gdyż żaden rodzaj transportowego RNA nie posiada antykodonu AUC, AUU lub ACU. Rozpoznają je specjalne białka (czynniki terminujące). W procesie terminacji uwalniane jest nowe białko poprzez odłączenie się łańcuch polipeptydowy od tRNA i przyłącza się do cząsteczki wody. Natomiast tRNA i opuszczają rybosom, a cząsteczka mRNA odłącza się od rybosomu.