Hvad styrer produktionen af ​​proteiner i din krop?

Menneskelige celler er kemiske fabrikker, der er i stand til at udføre opgaver, der vil udfordre de fineste industrielle komplekser på jorden. Endnu mere mirakuløs er deres evne til at gøre det i et rum, der er lille nok til at kræve omfattende mikroskopisk forstørrelse bare for at observere. Disse miniatureproduktionsundere kan reproducere sig selv med lidt energi og drive processen med at opbygge den menneskelige krop med præcisionen af ​​en computer. En række kemiske processer opretholder kontrol over disse funktioner.

Processen med proteinproduktion kræver flere trin. Hvert af disse trin kræver signaler udefra og indefra cellen. Det første skridt er, at kemikalier uden for cellen kræver et behov for et bestemt protein. Specialiserede strukturer designet til transduktion af den kemiske besked modtager og bærer disse signaler ind i cellen. Derfra rejser signaleringskemikalierne til kernen, hvor genet, der indeholder instruktionerne til fremstilling af cellen, læses og transskriberes til en molekylær skabelon. Endelig oversætter strukturer kaldet ribosomer skabelonen til et faktisk protein. Hvert af disse trin involverer en række kontrolmekanismer til at starte og vedligeholde processen.

Når den menneskelige krop har brug for mere af et specifikt protein, udskiller specialiserede organer kaldet kirtler kemiske signaler kaldet hormoner - som i sig selv er proteiner - som reaktion på en eller anden stimulus. Når disse hormoner er frigivet i blodbanen, kommer de i kontakt med celler. Specialiserede strukturer kaldet receptorer klæber fast på disse hormonelle kemikalier og initierer en progression af molekylære transformationer, kaldet signaltransduktion. Den kemiske besked passerer gennem den ydre cellevæg og ind i den indre membran, hvor receptoren udløser a strøm af kemisk aktivitet, som igen skaber beskeder, der skal sendes til cellekernen for at producere det nødvendige protein.

Inden i cellekernen får meddelelserne fra receptorer et enzym kaldet RNA-polymerase til at slappe af DNA-strengen og opdele den langs genet, hvor koden for det nødvendige protein er placeret. Fra dette punkt læser enzymet DNA'et og skaber et komplementært kemisk spejl af det nødvendige afsnit i en proces kaldet transkription. Produktet af denne proces er en streng af messenger RNA (mRNA), som indeholder instruktionerne til at fremstille det nødvendige protein.

Når mRNA'en forlader kernen, opfanger en cellulær struktur kaldet ribosom den. Ribosomet binder sig til et afsnit af mRNA kaldet startkodonet, som er en specifik triplet af kemikalier, der styrer, hvor proteinproduktionsprocessen begynder. Komplekser sammensat af aminosyrer bundet til transkriptions-RNA (tRNA) binder til deres komplement i mRNA. Ribosomet bevæger sig langs mRNA-strengen og samler aminosyrerne fra tRNA-komplementerne og danner dem til en simpel proteinkæde. Når ribosomet når stopkodonet, instruerer en frigivelsesfaktor det om at give slip på det færdige protein.