Bagaimana Mekanisme Proses Sintesis Protein

Seperti halnya sintesis mRNA, sintesis protein dapat dibagi menjadi tiga fase: inisiasi, elongasi, dan terminasi. Proses translasi serupa dalam prokariotik dan eukariota. Di sini kita akan menjelajahi bagaimana translasi terjadi pada E. coli, prokariota representatif, dan menentukan perbedaan antara translasi prokariotik dan eukariotik.

Inisiasi translasi

Sintesis protein dimulai dengan pembentukan kompleks inisiasi. Dalam E. coli, kompleks ini melibatkan ribosom kecil 30S, template mRNA, tiga faktor inisiasi (IF; IF-1, IF-2, dan IF-3), dan inisiator tRNA khusus, yang disebut tRNAMetf. Inisiator tRNA berinteraksi dengan kodon start AUG (atau jarang, GUG), menghubungkan ke metionin yang dimetilasi yang disebut fMet, dan juga dapat mengikat IF-2. Metionin formylated disisipkan oleh fMet − tRNAMetf pada awal setiap rantai polipeptida yang disintesis oleh E. coli, tetapi biasanya terpotong setelah translasi selesai. Ketika AUG dalam kerangka ditemui selama pemanjangan translasi, metionin non-formylated dimasukkan oleh Met-tRNAMet biasa.

Dalam E. coli mRNA, urutan hulu kodon AUG pertama, yang disebut Shine-Dalgarno sequence (AGGAGG), berinteraksi dengan molekul rRNA yang membentuk ribosom. Interaksi ini mengaitkan subunit ribosomal 30S di lokasi yang benar pada template mRNA. Guanosine triphosphate (GTP), yang merupakan trifosfat nukleotida purin, bertindak sebagai sumber energi selama translasi— baik pada awal pemanjangan dan selama translokasi ribosom.

Pada eukariota, bentuk kompleks inisiasi yang sama, terdiri dari mRNA, subunit ribosomal kecil 40S, IF, dan tripofosfat nukleosida (GTP dan ATP). TIRNA inisiator bermuatan, disebut Met-tRNAi, tidak mengikat fMet pada eukariota, tetapi berbeda dari Met-tRNA lainnya karena dapat mengikat IF.

Alih-alih menyimpan pada urutan Shine-Dalgarno, kompleks inisiasi eukariotik mengenali topi 7-methylguanosine pada 5 ′ ujung mRNA. Protein pengikat topi (CBP) dan beberapa IF lain membantu pergerakan ribosom ke topi 5 ′. Setelah di tutup, kompleks inisiasi melacak sepanjang mRNA di 5 ′ ke arah 3 ′ , mencari kodon mulai AUG. Banyak mRNA eukariotik diterjemahkan dari AUG pertama, tetapi ini tidak selalu terjadi. Menurut aturan Kozak, nukleotida di sekitar AUG mengindikasikan apakah itu adalah kodon start yang benar. Aturan Kozak menyatakan bahwa urutan konsensus berikut harus muncul di sekitar AUG gen vertebrata: 5′-gccRccAUGG-3 ′. R (untuk purin) menunjukkan situs yang dapat berupa A atau G, tetapi tidak bisa C atau U. Pada dasarnya, semakin dekat urutannya dengan konsensus ini, semakin tinggi efisiensi translasi.

Setelah AUG yang sesuai diidentifikasi, protein lain dan CBP berdisosiasi, dan subunit 60S berikatan dengan kompleks Met-tRNAi, mRNA, dan subunit 40S. Langkah ini melengkapi inisiasi translasi dalam eukariota.

Translasi, Elongasi, dan Terminasi

Pada prokariota dan eukariota, dasar-dasar elongasi adalah sama, jadi kita akan meninjau elongasi dari perspektif E. coli. Subunit ribosomal 50S dari E. coli terdiri dari tiga kompartemen: situs A (aminoasil) mengikat tRNA aminoasil yang bermuatan masuk. Situs P (peptidil) mengikat tRNA yang bermuatan membawa asam amino yang telah membentuk ikatan peptida dengan rantai polipeptida yang berkembang tetapi belum terdisosiasi dari tRNA yang sesuai. Situs E (keluar) melepaskan tRNA yang terdisosiasi sehingga mereka dapat diisi ulang dengan asam amino bebas. Ada satu pengecualian untuk jalur perakitan tRNA: di E. coli, fMet − tRNAMetf mampu memasuki situs P secara langsung tanpa terlebih dahulu memasuki situs A. Demikian pula, Met-tRNAi eukariotik, dengan bantuan dari protein lain dari kompleks inisiasi, mengikat langsung ke situs P. Dalam kedua kasus, ini menciptakan kompleks inisiasi dengan situs bebas yang siap menerima tRNA yang sesuai dengan kodon pertama setelah AUG.

Selama elongasi translasi, template mRNA memberikan kekhususan. Ketika ribosom bergerak sepanjang mRNA, setiap kodon mRNA masuk ke register, dan pengikatan spesifik dengan antikodon tRNA bermuatan yang sesuai dipastikan. Jika mRNA tidak hadir di kompleks elongasi, ribosom akan mengikat tRNA secara tidak spesifik.

Elongasi hasil dengan tRNA yang bermuatan memasuki situs A dan kemudian bergeser ke situs P diikuti oleh situs E dengan setiap satu kodon “langkah” dari ribosom. Langkah-langkah ribosom diinduksi oleh perubahan konformasi yang memajukan ribosom oleh tiga basa dalam arah 3.. Energi untuk setiap langkah ribosom disumbangkan oleh faktor perpanjangan yang menghidrolisis GTP. Ikatan peptida terbentuk antara gugus amino dari asam amino yang melekat pada tRNA situs-A dan gugus karboksil dari asam amino yang melekat pada tRNA situs-P. Pembentukan setiap ikatan peptida dikatalisis oleh peptidil transferase, enzim berbasis RNA yang diintegrasikan ke dalam subunit ribosom 50S. Energi untuk setiap pembentukan ikatan peptida berasal dari hidrolisis GTP, yang dikatalisasi oleh faktor elongasi yang terpisah. Asam amino yang terikat pada tRNA situs-P juga terkait dengan rantai polipeptida yang sedang tumbuh. Saat langkah ribosom melintasi mRNA, bekas tRNAsitus-P memasuki situs E, terlepas dari asam amino, dan dikeluarkan (Gambar 2). Hebatnya, alat translasi E. coli hanya membutuhkan 0,05 detik untuk menambahkan setiap asam amino, yang berarti bahwa protein asam 200-amino dapat diterjemahkan hanya dalam 10 detik.

Penghentian translasi terjadi ketika kodon nonsense (UAA, UAG, atau UGA) ditemukan. Setelah menyelaraskan dengan situs A, kodon nonsense ini dikenali oleh faktor pelepasan pada prokariota dan eukariota yang menginstruksikan peptidil transferase untuk menambahkan molekul air ke ujung karboksil dari asam amino situs-P. Reaksi ini memaksa asam amino situs-P melepaskan dari tRNA-nya, dan protein yang baru dibuat dilepaskan. Subunit ribosomal kecil dan besar berdisosiasi dari mRNA dan dari satu sama lain; mereka direkrut segera ke kompleks inisiasi translasi lain. Setelah banyak ribosom menyelesaikan translasi, mRNA terdegradasi sehingga nukleotida dapat digunakan kembali dalam reaksi transkripsi lain.

Tinggalkan Balasan