Hva styrer produksjonen av proteiner i kroppen din?

Menneskeceller er kjemiske fabrikker som er i stand til å utføre oppgaver som vil utfordre de fineste industrielle kompleksene på jorden. Enda mer mirakuløs er deres evne til å gjøre det i et rom som er liten nok til å kreve omfattende mikroskopisk forstørrelse bare for å observere. Disse underverkene i miniatyrproduksjon kan reprodusere seg selv med lite energi og drive prosessen med å bygge menneskekroppen med presisjonen til en datamaskin. En rekke kjemiske prosesser opprettholder kontroll over disse funksjonene.

Prosessen med proteinproduksjon krever flere trinn. Hver av disse trinnene krever signaler utenfra og fra cellen. Det første trinnet er at kjemikalier utenfor cellen krever et behov for et bestemt protein. Spesialiserte strukturer designet for transduksjon av den kjemiske meldingen mottar og fører disse signalene inn i cellen. Derfra reiser signalkjemikaliene til kjernen, hvor genet som inneholder instruksjonene for å lage cellen blir lest og transkribert til en molekylær mal. Til slutt oversetter strukturer som kalles ribosomer malen til et faktisk protein. Hver av disse trinnene innebærer en rekke kontrollmekanismer for å starte og vedlikeholde prosessen.

Når menneskekroppen trenger mer av et spesifikt protein, skiller spesialiserte organer som kalles kjertler ut kjemiske signaler som kalles hormoner - som i seg selv er proteiner - som respons på en viss stimulus. Når disse hormonene er frigjort i blodet, kommer de i kontakt med celler. Spesialiserte strukturer kalt reseptorer henger fast på disse hormonelle kjemikaliene og initierer en progresjon av molekylære transformasjoner, kalt signaltransduksjon. Den kjemiske meldingen passerer gjennom den ytre celleveggen og inn i den indre membranen, hvor reseptoren utløser a strøm av kjemisk aktivitet, som igjen skaper meldinger å sende til cellekjernen for å produsere det nødvendige protein.

Innenfor cellekjernen fører meldingene fra reseptorene til at et enzym kalt RNA-polymerase slapper av DNA-strengen og deler den langs genet der koden for det nødvendige proteinet ligger. Fra det punktet leser enzymet DNA og skaper et komplementært kjemisk speil av den nødvendige delen i en prosess som kalles transkripsjon. Produktet av denne prosessen er en streng av messenger RNA (mRNA), som inneholder instruksjonene for å produsere proteinet som trengs.

Når mRNA forlater kjernen, avskjærer en mobilstruktur kalt ribosom den. Ribosomet fester seg til en del av mRNA som kalles startkodonet, som er en spesifikk triplett av kjemikalier som styrer hvor proteinproduksjonen begynner. Komplekser sammensatt av aminosyrer knyttet til transkripsjons-RNA (tRNA) binder til deres komplement i mRNA. Ribosomet beveger seg langs mRNA-strengen og samler aminosyrene fra tRNA-komplementene og danner dem til en enkel proteinkjede. Når ribosomet når stoppkodonet, instruerer en frigjøringsfaktor det om å gi slipp på det fullførte proteinet.