סינתזת חלבונים בפרוקריוטית לעומת איקריוטית
לסינתזת חלבונים יש סדר שלבים בצורה מאוד רציפה בתוך כל תא של כל המילה הביולוגית, אבל יש זהויות קטנות בכל אחד. עם זאת, ישנם הבדלים משמעותיים בין מסלולי סינתזת חלבון פרוקריוטי ואוקריוטי, למרות שהתוצאה הסופית היא תמיד חלבון בשני המקרים. המרכיבים של שני סוגי התאים יכולים להיות הסיבה העיקרית לכך שהתאים יהיו שונים זה מזה. עם זאת, השלבים העיקריים של שעתוק, עיבוד RNA ותרגום זהים גם בפרוקריוטים וגם באוקריוטים.תיאור כללי על סינתזת חלבון מוצג במאמר זה ואחריו דיונים קלים לעיכול על ההבדלים המשמעותיים העיקריים ביניהם.
סינתזת חלבונים
סינתזת חלבונים היא תהליך ביולוגי המתרחש בתוך תאים של אורגניזמים בשלושה שלבים עיקריים הידועים בתור תעתיק, עיבוד RNA ותרגום. בשלב השעתוק, רצף הנוקלאוטידים של הגן בגדיל ה-DNA מועתק ל-RNA. שלב ראשון זה דומה מאוד לשכפול ה-DNA, אלא שהתוצאה היא גדיל על RNA בסינתזת חלבון. גדיל ה-DNA מפורק עם אנזים DNA helicase, RNA פולימראז מחובר במקום הספציפי של תחילת הגן המכונה פרומטור, וגדיל RNA מסונתז לאורך הגן. גדיל ה-RNA החדש שנוצר מכונה RNA שליח (mRNA).
גדיל ה-mRNA לוקח את רצף הנוקלאוטידים לריבוזומים לצורך עיבוד ה-RNA. מולקולות tRNA (טרנספר RNA) ספציפיות יזהו את חומצות האמינו הרלוונטיות בציטופלזמה.לאחר מכן, מולקולות tRNA מחוברות לחומצות האמינו הספציפיות. בכל מולקולת tRNA יש רצף של שלושה נוקלאוטידים. ריבוזום בציטופלזמה מחובר לגדיל ה-mRNA, ומזהה את הקודון ההתחלתי (הפרומוטור). מולקולות ה-tRNA עם הנוקלאוטידים המתאימים לרצף ה-mRNA מועברות אל תת-היחידה הגדולה של הריבוזום. כאשר מולקולות ה-tRNA מגיעות לריבוזום, חומצת האמינו המתאימה נקשרת עם חומצת האמינו הבאה ברצף באמצעות קשר פפטיד. שלב אחרון זה ידוע כתרגום; אכן, כאן מתבצעת סינתזת החלבון בפועל.
צורת החלבון נקבעת באמצעות הסוגים השונים של חומצות אמינו בשרשרת, שהיו מחוברות למולקולות tRNA, אך tRNA הן ספציפיות לרצף ה-mRNA. מכאן שברור שמולקולות החלבון מתארות את המידע המאוחסן במולקולת ה-DNA. עם זאת, סינתזת חלבון יכולה להתבצע גם מגדיל RNA.
מה ההבדל בין סינתזת חלבון בפרוקריוט לאוקריוטי?
• כאשר מתרחש שלב השעתוק, הריבוזומים מסוגלים להתחבר לגדיל ה-mRNA היוצר בפרוקריוטים מכיוון שאין להם מעטפת גרעינית לתחום את חומצות הגרעין. עם זאת, mRNA יכול להתחבר לריבוזומים לאחר הזזת הגדיל אל מחוץ לגרעין באיקריוטים.
• לכן, מתברר ששלב התרגום של התהליך כבר התחיל לפני השלמת התעתיק בפרוקריוטים, בעוד ששני השלבים מתרחשים רחוק זה מזה באוקריוטים. במילים אחרות, עיבוד RNA אינו מתרחש בסינתזה פרוקריוטית, אלא הוא מתקיים בתהליך האוקריוטי.
• רק גן אחד מתבטא בתהליך מלא אחד של סינתזת חלבון באוקריוטים בעוד שלעיתים קרובות ישנם מספר גנים המתבטאים בסינתזת חלבון חיידקית (פרוקריוטית) מגדיל mRNA אחד. במילים אחרות, גנים מקובצים (הידועים כאופרונים) יכולים לבוא לידי ביטוי על ידי פרוקריוטים, אך לא האוקריוטים.
• ישנם רצפי DNA שאינם מקודדים בחומצות גרעין אוקריוטיות הידועות בשם Introns אך לא בפרוקריוטים. ה-mRNA באוקריוטים מסיר את האינטרונים מהגדיל שלו לפני שהוא עוזב את הגרעין, וזה בניגוד להיווצרות הפשוטה של גדיל mRNA בפרוקריוטים.
