Prokaryootti vs eukaryoottinen proteiinisynteesi
Proteiinisynteesin vaiheet ovat järjestyksessä erittäin hyvin sekvensoidusti koko biologisen sanan jokaisessa solussa, mutta jokaisessa on pieniä identiteettejä. Prokaryoottisten ja eukaryoottisten proteiinien syntetisointireittien välillä on kuitenkin vakavasti huomattavia eroja, vaikka lopputulos on aina proteiini molemmissa tapauksissa. Molempien solutyyppien komponentit voivat olla tärkein syy siihen, että ne eroavat toisistaan. Kuitenkin transkription, RNA:n prosessoinnin ja translaation päävaiheet ovat samat sekä prokaryooteissa että eukaryooteissa. Tässä artikkelissa esitetään yleinen selostus proteiinisynteesistä, jota seuraa helposti ymmärrettäviä keskusteluja tärkeimmistä merkittävistä eroista toistensa välillä.
Proteiinisynteesi
Proteiinisynteesi on biologinen prosessi, joka tapahtuu organismien soluissa kolmessa päävaiheessa, jotka tunnetaan nimellä transkriptio, RNA-käsittely ja translaatio. Transkriptiovaiheessa DNA-juosteen geenin nukleotidisekvenssi transkriptoidaan RNA:ksi. Tämä ensimmäinen vaihe on hyvin samanlainen kuin DNA:n replikaatio, paitsi että tuloksena on juoste RNA:ssa proteiinisynteesissä. Kun DNA-juoste puretaan DNA-helikaasientsyymillä, RNA-polymeraasi kiinnittyy tiettyyn geenin alkupisteeseen, joka tunnetaan promoottorina, ja RNA-juoste syntetisoidaan geeniä pitkin. Tämä vasta muodostunut RNA-juoste tunnetaan lähetti-RNA:na (mRNA).
MRNA-juoste vie nukleotidisekvenssin ribosomeihin RNA:n käsittelyä varten. Spesifiset tRNA- (siirto-RNA) -molekyylit tunnistavat asiaankuuluvat aminohapot sytoplasmassa. Sen jälkeen tRNA-molekyylit kiinnitetään tiettyihin aminohappoihin. Jokaisessa tRNA-molekyylissä on kolmen nukleotidin sekvenssi. Sytoplasmassa oleva ribosomi kiinnittyy mRNA-juosteeseen ja aloituskodoni (promoottori) tunnistetaan. tRNA-molekyylit, joissa on vastaavat nukleotidit mRNA-sekvenssiä varten, siirretään ribosomin suureen alayksikköön. Kun tRNA-molekyylit tulevat ribosomiin, vastaava aminohappo sitoutuu sekvenssin seuraavaan aminohappoon peptidisidoksen kautta. Tämä viimeinen vaihe tunnetaan käännöksenä; todellakin, tässä tapahtuu varsinainen proteiinisynteesi.
Proteiinin muoto määräytyy ketjussa olevien erityyppisten aminohappojen kautta, jotka olivat kiinnittyneet tRNA-molekyyleihin, mutta tRNA on spesifinen mRNA-sekvenssille. Tästä syystä on selvää, että proteiinimolekyylit kuvaavat DNA-molekyyliin tallennettua tietoa. Proteiinisynteesi voidaan kuitenkin aloittaa myös RNA-juosteesta.
Mitä eroa on proteiinisynteesin välillä prokaryoottisissa ja eukaryoottisissa oloissa?
• Kun transkriptiovaihe tapahtuu, ribosomit pystyvät assosioitumaan muodostuvan mRNA-juosteen kanssa prokaryooteissa, koska niillä ei ole tuman vaippaa nukleiinihappojen sulkemiseksi. mRNA voi kuitenkin assosioitua ribosomeihin sen jälkeen, kun säie on siirretty pois eukaryoottien ytimestä.
• Siksi käy selväksi, että prosessin translaatiovaihe on jo aloitettu ennen kuin transkriptio on valmis prokaryooteissa, kun taas kaksi vaihetta tapahtuvat kaukana toisistaan eukaryooteissa. Toisin sanoen RNA:n prosessointia ei tapahdu prokaryoottisynteesissä, mutta eukaryoottisessa prosessissa tapahtuu.
• Vain yksi geeni ekspressoituu yhdessä täydellisessä proteiinisynteesiprosessissa eukaryooteissa, kun taas bakteerien (prokaryoottisten) proteiinisynteesissä yhdestä mRNA-juosteesta ilmentyy usein useita geenejä. Toisin sanoen prokaryootit voivat ilmentää klusteroituja geenejä (tunnetaan nimellä operoneja), mutta eivät eukaryootit.
• Eukaryoottisissa nukleiinihapoissa on ei-koodaavia DNA-sekvenssejä, jotka tunnetaan introneina, mutta ei prokaryooteissa. Eukaryoottien mRNA poistaa intronit juosteestaan ennen kuin se lähtee ytimestä, mikä on toisin kuin yksinkertainen mRNA-juosteen muodostuminen prokaryooteissa.
