Tumassa sijaitseva DNA sisältää siis proteiinien rakennusohjeet. Ribosomit, jotka kokoavat proteiinit, ovat kuitenkin solulimassa. Tärkeä lenkki DNA:n ja proteiinien välillä on RNA.
Proteiinisynteesiin kuuluu kolme vaihetta: transkriptio, silmukointi sekä translaatio.
Transkriptio
Ensin DNA:ssa oleva geneettinen informaatio täytyy kopioida RNA:han. Tätä tapahtumaa kutsutaan transkriptioksi, ja se menee seuraavanlaisesti:
- DNA:n kaksoiskierre avautuu koodattavan geenin kohdalta
- Entsyymi nimeltään RNA-polymeraasi rakentaa esiaste-RNA:ta DNA:n mallijuosteen vierelle nukleotidi kerrallaan emäspariperiaatteen mukaisesti. Esimerkiksi, jos mallijuosteen emäsjärjestys on AGCGTA, niin esiaste-RNA:n emäsjärjestykseksi tulee UCGCAU.
Silmukointi
Aitotumaisilla geeneissä on erityisiä ei-koodaavia alueita, introneita. Ne osallistuvat mm. geenin säätelyyn. Ne kuitenkin täytyy poistaa ennen kuin proteiinia aletaan rakentamaan.
Silmukoinnissa siis esiaste-RNA:sta poistetaan kaikki intronit ja jäljelle jäävät koodaavat alueet eli eksonit liitetään yhteen lähetti-RNA:ksi.
Eli toisin sanoen intronit irti, eksonit ei.
Lopuksi valmis lähetti-RNA poistuu tumahuokosten kautta solulimaan.
Translaatio
Translaatiossa lähetti-RNA sitoutuu ribosomiin, joka RNA:n ohjeiden perusteella alkaa kokoamaan aminohappoketjua.
Aminohappoja on 20 erilaista, mutta emäksiä on vain neljää. Sen takia jokaista aminohappoa vastaa aina jokin tietty kolmen DNA:ssa peräkkäin olevan DNA:n sarja eli kodoni.
Lähetti-RNA:ssa emäskolmikko AUG vastaa aina aloituskodonia ja UAA, UAG tai UGA lopetuskodonia.
Aminohappotaulukko:
Jos lähetti-RNA sisältäisi seuraavanlaisen emäsjakson:
AUG-UCA-AAC-UAG,
niin aminohappotaulukosta nähdään, että proteiini muodostuisi sitten
metioniini-, seriini- ja asparagiini-aminohapoista, sillä lopetuskodonit eivät koodaa mitään aminohappoa.
Vaikka aminohappotaulukon aminohappoja ei tarvitse osata ulkoa, pitää sitä tarvittaessa osata tulkita.
Translaatio tapahtuu siis seuraavanlaisesti:
- Lähetti-RNA kiinnittyy ribosomiin
- Lähetti-RNA liukuu ribosomin läpi ja siirtäjä-RNA:t tuovat paikalle aminohappoja
- Kun siirtäjä-RNA tunnistaa oikean paikan kolmella tunnistusemäksellään (eli antikodonilla), se pariutuu hetkeksi lähetti-RNA:n kanssa.
- Pariutumisen seurauksena siirtäjä-RNA:n aminohappo irtoaa, joka liittyy kasvavaan polypeptidiketjuun
- Sidoksen muodostumisen jälkeen ribosomi liukuu lähetti-RNA:ta eteenpäin, yksi siirtäjä-RNA irtoaa ja seuraava sitoutuu samalla tavalla kuin aikaisempikin.
- Polypeptidi jatkaa kasvamistaan, kunnes ribosomille saapuu lopetuskolmikko ja aminohappoketju irtoaa ribosomista.
Tämän jälkeen proteiini laskostuu toimivaan kolmiulotteiseen rakenteeseen (tertiaarirakenne). Lopuksi valmiit proteiinit kulkeutuvat Golgin laitteeseen, jossa ne viimeistellään ja lähetetään lopulliseen määränpäähänsä, vaikka solukalvolle.
Proteiinisynteesin kertaus:
Lähde:Wikimedia Commons / Sverdrup, muok. Marjaana Tahkokorpi, Public Domain
Esitumaisten proteiinisynteesi
Esitumaisten geeneissä ei ole introneita, joten niiden ei tarvitse tehdä myöskään silmukointia. Lisäksi esitumaisilla ei myöskään ole tumaa, joten DNA ja ribosomit ovat solulimassa.
Näin ollen proteiinien tuotanto on nopeaa: aminohappoketjun rakentuminen voi alkaa heti, kun lähetti-RNA:ta alkaa syntyä.