ما الذي يتحكم في إنتاج البروتينات في جسمك؟

الخلايا البشرية هي مصانع كيميائية قادرة على أداء مهام من شأنها أن تتحدى أرقى المجمعات الصناعية على وجه الأرض. الأمر الأكثر معجزة هو قدرتها على القيام بذلك في مساحة صغيرة بما يكفي لتتطلب تكبيرًا مجهريًا واسعًا للمراقبة فقط. يمكن لعجائب التصنيع المصغرة أن تتكاثر مع القليل من الطاقة وأن تقود عملية بناء جسم الإنسان بدقة الكمبيوتر. تحتفظ سلسلة من العمليات الكيميائية بالسيطرة على هذه الوظائف.

تتطلب عملية إنتاج البروتين خطوات متعددة. تتطلب كل خطوة من هذه الخطوات إشارات من الخارج ومن داخل الخلية. الخطوة الأولى هي أن تستدعي المواد الكيميائية الموجودة خارج الخلية الحاجة إلى بروتين معين. تستقبل الهياكل المتخصصة المصممة لنقل الرسالة الكيميائية هذه الإشارات وتحملها إلى الخلية. من هناك ، تنتقل المواد الكيميائية المؤشرة إلى النواة ، حيث تتم قراءة الجين الذي يحتوي على التعليمات لجعل الخلية ونسخها في قالب جزيئي. أخيرًا ، تقوم الهياكل التي تسمى الريبوسومات بترجمة القالب إلى بروتين حقيقي. تتضمن كل خطوة من هذه الخطوات سلسلة من آليات التحكم لبدء العملية والحفاظ عليها.

عندما يحتاج جسم الإنسان إلى المزيد من بروتين معين ، فإن أعضاء متخصصة تسمى الغدد تفرز إشارات كيميائية تسمى الهرمونات - وهي في حد ذاتها بروتينات - استجابةً لبعض التحفيز. بمجرد إطلاقها في مجرى الدم ، تتلامس هذه الهرمونات مع الخلايا. تلتصق الهياكل المتخصصة التي تسمى المستقبلات بهذه المواد الكيميائية الهرمونية وتبدأ في تطور التحولات الجزيئية ، والتي تسمى نقل الإشارة. تمر الرسالة الكيميائية عبر جدار الخلية الخارجي إلى الغشاء الداخلي ، حيث يقوم المستقبل بتشغيل a فورة من النشاط الكيميائي ، والتي بدورها تخلق رسائل لإرسالها إلى نواة الخلية لإنتاج المطلوب بروتين.

داخل نواة الخلية ، تتسبب الرسائل الواردة من المستقبلات في إنزيم يسمى RNA polymerase لإرخاء خيط DNA وتقسيمه على طول الجين حيث يوجد رمز البروتين المطلوب. من هذه النقطة ، يقرأ الإنزيم الحمض النووي ويخلق مرآة كيميائية تكميلية للقسم المطلوب في عملية تسمى النسخ. نتاج هذه العملية عبارة عن خيط من الرنا المرسال (mRNA) ، والذي يحتوي على تعليمات تصنيع البروتين المطلوب.

عندما يترك mRNA النواة ، يعترضها هيكل خلوي يسمى الريبوسوم. يربط الريبوسوم نفسه بجزء من الرنا المرسال يسمى كود البداية ، وهو عبارة عن مجموعة ثلاثية محددة من المواد الكيميائية التي تتحكم في مكان بدء عملية إنتاج البروتين. ترتبط المجمعات المكونة من الأحماض الأمينية المرتبطة بنسخ الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) بمكملاتها في الرنا المرسال. ينتقل الريبوسوم على طول شريط الرنا المرسال ، ويجمع الأحماض الأمينية من مكملات الحمض النووي الريبي ، ويشكلها في سلسلة بروتينية بسيطة. عندما يصل الريبوسوم إلى كود الإيقاف ، يوجهه عامل التحرير للتخلي عن البروتين المكتمل.