Τι ελέγχει την παραγωγή πρωτεϊνών στο σώμα σας;

Τα ανθρώπινα κύτταρα είναι χημικά εργοστάσια ικανά να εκτελούν εργασίες που θα προκαλούσαν τα καλύτερα βιομηχανικά συγκροτήματα στη γη. Ακόμα πιο θαυμαστή είναι η ικανότητά τους να το κάνουν σε ένα χώρο αρκετά μικρό ώστε να απαιτείται εκτεταμένη μικροσκοπική μεγέθυνση μόνο για να παρατηρηθεί. Αυτά τα μικροσκοπικά θαύματα κατασκευής μπορούν να αναπαραχθούν με λίγη ενέργεια και να οδηγήσουν τη διαδικασία οικοδόμησης του ανθρώπινου σώματος με την ακρίβεια ενός υπολογιστή. Μια σειρά χημικών διεργασιών διατηρεί τον έλεγχο αυτών των λειτουργιών.

Η διαδικασία παραγωγής πρωτεϊνών απαιτεί πολλαπλά στάδια. Κάθε ένα από αυτά τα βήματα απαιτεί σήματα από το εξωτερικό και από το κελί. Το πρώτο βήμα είναι οι χημικές ουσίες έξω από το κύτταρο να απαιτήσουν την ανάγκη για μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη. Εξειδικευμένες δομές σχεδιασμένες για μεταγωγή του χημικού μηνύματος λαμβάνουν και μεταφέρουν αυτά τα σήματα στο κελί. Από εκεί, οι χημικές ουσίες σηματοδότησης ταξιδεύουν στον πυρήνα, όπου το γονίδιο που περιέχει τις οδηγίες για την κατασκευή του κυττάρου διαβάζεται και μεταγράφεται σε ένα μοριακό πρότυπο. Τέλος, δομές που ονομάζονται ριβοσώματα μεταφράζουν το πρότυπο σε μια πραγματική πρωτεΐνη. Κάθε ένα από αυτά τα βήματα περιλαμβάνει μια σειρά μηχανισμών ελέγχου για την έναρξη και τη διατήρηση της διαδικασίας.

Όταν το ανθρώπινο σώμα χρειάζεται περισσότερο από μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη, εξειδικευμένα όργανα που ονομάζονται αδένες εκκρίνουν χημικά σήματα που ονομάζονται ορμόνες - τα οποία από μόνα τους είναι πρωτεΐνες - σε απόκριση σε κάποιο ερέθισμα. Μόλις απελευθερωθούν στην κυκλοφορία του αίματος, αυτές οι ορμόνες έρχονται σε επαφή με τα κύτταρα. Εξειδικευμένες δομές που ονομάζονται υποδοχείς συνδέονται με αυτές τις ορμονικές χημικές ουσίες και ξεκινούν μια πρόοδο μοριακών μετασχηματισμών, που ονομάζονται μεταγωγή σήματος. Το χημικό μήνυμα περνά μέσα από το εξωτερικό κυτταρικό τοίχωμα και μέσα στην εσωτερική μεμβράνη, όπου ο υποδοχέας ενεργοποιεί α αναταραχή χημικής δραστηριότητας, η οποία με τη σειρά της δημιουργεί μηνύματα προς αποστολή στον πυρήνα των κυττάρων για την παραγωγή των απαραίτητων πρωτεΐνη.

Μέσα στον πυρήνα των κυττάρων, τα μηνύματα από τους υποδοχείς προκαλούν ένα ένζυμο που ονομάζεται RNA πολυμεράση να χαλαρώσει τον κλώνο του DNA και να τον χωρίσει κατά μήκος του γονιδίου όπου βρίσκεται ο κωδικός για την απαιτούμενη πρωτεΐνη. Από εκείνο το σημείο, το ένζυμο διαβάζει το DNA και δημιουργεί έναν συμπληρωματικό χημικό καθρέφτη της απαιτούμενης ενότητας σε μια διαδικασία που ονομάζεται μεταγραφή. Το προϊόν αυτής της διαδικασίας είναι ένα σκέλος του messenger RNA (mRNA), το οποίο περιέχει τις οδηγίες για την παρασκευή της πρωτεΐνης που απαιτείται.

Καθώς το mRNA φεύγει από τον πυρήνα, μια κυτταρική δομή που ονομάζεται ριβόσωμα τον εμποδίζει. Το ριβόσωμα προσκολλάται σε ένα τμήμα του mRNA που ονομάζεται κωδικόνιο έναρξης, το οποίο είναι ένα συγκεκριμένο τρίδυμο χημικών που ελέγχουν πού ξεκινά η διαδικασία παραγωγής πρωτεϊνών. Τα σύμπλοκα που αποτελούνται από αμινοξέα συνδεδεμένα με το μεταγραφικό RNA (tRNA) συνδέονται με τα συμπληρώματά τους στο mRNA. Το ριβόσωμα ταξιδεύει κατά μήκος του κλώνου mRNA, συλλέγοντας τα αμινοξέα από τα συμπληρώματα tRNA, σχηματίζοντάς τα σε μια απλή πρωτεΐνη αλυσίδα. Όταν το ριβόσωμα φτάσει στο κωδικόνιο τερματισμού, ένας παράγοντας απελευθέρωσης το καθοδηγεί να αφήσει την ολοκληρωμένη πρωτεΐνη.