Protein biyosentezi: Revizyonlar arasındaki fark

'''Protein biyosentezi''', [[hücre]]nin [[protein]] sentezlenmesi için gereken bir biyokimyasal süreçtir. Bu terim bazen sadece protein [[translasyon]]u anlamında kullanılsa da [[Transkripsiyon (genetik)|transkripsiyon]] ile başlayıp [[translasyon]]la biten çok aşamalı bir süreçtir. [[Prokaryot]]larda ve [[ökaryot]]larda [[ribozom]] yapısı ve yardımcı proteinler bakımından farklılık göstermesine karşın, temel mekanizma korunmuştur.

 

 

== tRNA Yapısı ve Fonksiyonu ==

Taşıyıcı RNA (tRNA), translasyon sırasında büyüyen polipeptid zincirine özel amino asitlerin eklenmesini sağlayan küçük bir RNA zinciridir (74-93 nükleotid). Yapısında amino asit bağlanması için bir bölgesi ve mRNA üzerindeki kodon alanına başlanmasını sağlayan antikodon alanı vardır. Her tRNA molekülü sadece bir amino aside bağlanabilir fakat genetik kodun dejenere olması (yani genetik kodun aynı amino asidi belirten birden çok kodon içermesi) yüzünden farklı antikodonları oluşturan birçok tRNA tipi aynı amino asidi taşıyabilir.

 

{{Temiz}}

== Aminoaçil-tRNA Sentetaz ==

Kodon-Antikodon eşleşmesinden önce tRNA’nın doğru amino asidi taşıması gerekmektedir. Her bir amino asidi tRNA’ya bağlayan 20 çeşit [[aminoasit-tRNA sentetaz]] enzimi vardır. Bu enzimin aktif yüzeylerinden birine önce amino asidin bağlanması gerekir. [[Adenozin trifosfat|ATP]], [[AMP]]’ye dönüşerek amino aside bağlanır ve aktive edilmiş amino asit kendine özgün enzime bağlanır. Daha sonra bu enzime ve amino aside özgü tRNA enzime bağlanır ve amino asitle tRNA arasında bir bağ oluşur. Bu sırada AMP de açığa çıkar. tRNA ile birleşen amino asit, enzimden serbest bırakılarak sitoplazmaya geçer.

{{Temiz}}

 

== Ribozomlar ==

[[Ribozom]] protein sentezinin yapıldığı, mRNA ile tRNA’lar arasındaki bağlantının kurulduğu organeldir. Büyük ve küçük alt birim olmak üzere iki kısımdan oluşur, bunlar protein sentezi sirasında birleşirler. Ribozom, protein ve [[ribozomal RNA]]’lardan (rRNA) meydana gelmiştir. [[Ökaryot]]larda alt birimler [[çekirdekçik]]te sentezlenir. Her bir ribozomda üç bağlanma bölgesi vardır. Polipeptide eklenmek için bekleyen aminoasil-tRNA, A yüzeyinde beklerken, sentezlenen polipeptid P yüzeyinde durur. Yükünü boşaltan tRNA ise ribozomdan çıkmak için E yüzeyine geçer. Bu işlemlerin olabilmesi için mRNA kodonları ile tRNA antikodonları arasındaki eşleşmelerin uygun olarak gerçekleşmesi gerekir. [[Prokaryot]] ve [[ökaryot]] ribozomları arasında benzerliklerle birlikte bazı farklılıklar da vardır. Bakterilere karşı kullanılan antibiyotiklerin bazıları spesifik olarak prokaryot ribozomlarına etki ederek protein sentezini, ve dolayısıyla bakterinin büyümesini durdururlar.

 

{{Temiz}}

=== Protein sentezinin başlaması ===

DNA'yı kaynak olarak kullanan [[RNA polimeraz]] enzimi tarafından üretilen [[mRNA]] molekülü, IF proteinlerinin yardımıyla önce ribozomun küçük altbirimine bağlanır. Daha sonra mRNA [[5' ucu]]ndan okunmaya başlar. AUG kodonu protein sentezini başlatıcı kodondur. Bu kodona Met-tRNAi (bakterilerde fMet-tRNAf) molekülü bağlanır. Daha sonra ribozomun büyük alt birimi ile küçük alt birimi birleşir ve protein sentezi ilerler. Gerekli olan enerji GTP’den sağlanır. Başlatıcı kodona uyan tRNA, ribozomun P bölgesine yerleşerek A bölgesine kodona uygun yeni bir [[aminoasil-tRNA]] gelmesi beklenir.

 

{{Temiz}}

=== Uzama ===

Ribozomun A yüzeyine uygun antikodona sahip tRNA gelir ve [[hidrojen bağı|hidrojen bağlarıyla]] kodona bağlanır. Bu sırada 2 molekül GTP harcanır. İkinci basamakta P yüzeyde bulunan polipeptid, A yüzeyine gelen amino asit ile birleşecek biçimde ortama aktarılır. Ribozom, mRNA üzerinde 3' yönüne doğru hareket ederek A yüzeyinde bulunan tRNA ile birlikte polipeptidi P yüzeyine aktarır. P yüzeyinde bulunan tRNA ise E yüzeyine geçerek ribozomdan uzaklaştırılır. Enerji GTP’den sağlanır. Ribozom, mRNA üzerinde [[Doğrultu (moleküler biyoloji)|5'->3' yönünde]] hareket eder. Okuma ise kodon seviyesinde gerçekleşir.

 

{{Temiz}}

=== Sonlanma ===

Uzama, mRNA üzerinde durma kodonlarına kadar devam eder. A yüzeyine serbest bırakıcı faktörler geldiğinde okuma sonlanır. Bu faktörlerin A yüzeyine gelebilmesi için mRNA’daki kodonun UAG, UAA veya UGA şeklinde olması gerekir. Hidroliz enzimleri yardımıyla P yüzeyinde bulunan polipeptit serbestbırakılır. Böylece protein sentezi sonlanmış olur.

 

{{Temiz}}

== Poliribozomlar ==

Aynı zaman diliminde birçok ribozomun tek bir mRNA’yı okuması, aynı proteinden birçok örneğin yapılmasını sağlar. Bir ribozom mRNA üzerinde ilerlerken, diğer ribozom da mRNA’nın 5' ucuna eklenip ilerlemeye devam eder. Böyle ribozom zincirleri poliribozomları oluştururlar. Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde bulunabilirler. Böylece kısa zamanda aynı proteinden çok sayıda sentezlenmiş olur. Proteinler sentezlendikten sonra işlevlerine göre değişik işlemlerden geçerek ait oldukları yerlere giderler.

{{Temiz}}

Hücrede ribozomların bir kısmı sitoplazmada serbest halde bulunup sentezledikleri proteini sitoplazmaya verirken, bazı ribozomlar zar sistemlerine ([[endoplazmik retikulum]], [[Golgi aygıtı]], [[lizozom]]) bağlı halde bulunurlar. Ribozomların hepsinde protein sentezi sitoplazmada serbest haldeyken başlar. Sentez ilerlerken endoplazmik retikuluma (ER)’ye bağlanma gerçekleşir. Büyüyen polipeptid de [[sinyal peptid]] kısmı da (20 amino asit) sentezlenince sitoplazmada bulunan Sinyal Tanıma Tanecikleri (''Signal Recognition Particle'', SRP) ile birleşir. Protein sentezi ilerler ve polipeptid ER’ye bağlı kanallardan organelin boşluğuna bırakılır. Böylece sinyal, peptidler yardımıyla hedef proteinler istenen organele iletilmiş olur.

 

{{Temiz}}

== Prokaryotik Ve Ökaryotik Hücrelerin Protein Sentezi Farkları ==

Aralarında birçok benzerlik olmasına rağmen [[prokaryot]]ik ve [[ökaryot]]ik hücrelerin protein sentezleri arasında bazı farklılıklar da vardır. Prokaryotik ve ökaryotik polimerazlar birbirlerinden farklı olduğu gibi, ribozomlar arasında da farklar vardır. Prokaryotlarda çekirdek zarının olmaması, transkripsiyon ve translasyonun aynı anda olmasını sağlar. Ökaryotlarda organellerin gelişmiş olması hedef proteinleri meydana getiren sinyallerin gelişmesine yol açmıştır. Bu sistemler prokaryotlarda bulunmaz.

Ayrıca transkripsiyonun prokaryot canlılarda stoplazmada gerçekleşmesi, ökaryot canlılarda çekirdekte gerçekleşmesi de bir başka farklılıktır. Çünkü DNA ökaryotlarda çekirdekte, prokaryotlarda ise stoplazmada dağınık halde bulunur.

 

== Nokta mutasyonu ==

DNA baz diziliminde nükleotidlerde oluşan değişiklikler nokta mutasyonlarını oluşturur. Üreme hücrelerinde oluşan nokta mutasyonları döllere aktarılır. Örneğin, [[orak hücre anemisi]]nde [[hemoglobin]]in bir polipeptid zincirini sentezleyen geninde bir nokta mutasyonu oluşmuştur. Bu, anormal bir proteinin üretilmesine neden olur. DNA'da bir timin yerine adenin girmesi, mRNA’da adenin yerine urasilin gelmesine ve bu da translasyonda [[valin]] adlı amino asitin yanlışlıkla proteinin yapısına girmesine yol açar, bu da hemoglobinin şeklini bozarak hastalığa neden olur.

 

{|

|-

|}

 

== Ökaryotlarda transkripsiyon ve translasyon ==

Bir polipeptidin sentezinden sorumlu olan nükleotidlerden oluşmuş DNA parçası (veya parçaları) o polipeptidin [[gen]]ini oluşturur. Ökaryotlardaki genler, içlerinde kodlamayan intron bölgeleri bulundurabilir. Ayrıca bir gene bitişik olarak, polipeptid sentezini idare ve kontrol eden [[promotor]] ve [[düzenleyici bölge]]leri vardır. Bu bölgeler okunmaz, sadece gen sentezini denetler. Başka genler, rRNA ve diğer RNA çeşitlerinin de sentezinden sorumludur. Yani gen, bir polipeptid ya da RNA sentezinden sorumlu bölge olarak tanımlanabilir.