Proteinsyntese: Fra DNA til protein – en oversikt over prosessen

Hva er proteinsyntese?

Proteinsyntese er den biologiske prosessen der celler bygger proteiner basert på genetisk informasjon i DNA. Den skjer i to hovedfaser: **transkripsjon** (DNA → mRNA) og **translasjon** (mRNA → protein). Proteiner utfører nesten alle funksjoner i cellen: enzymer, strukturmolekyler, transport, signaling, immunforsvar.

Fase 1: Transkripsjon (i kjernen)

1. Initiation: Enzymet **RNA-polymerase** binder til promotor-regionen på genen. DNA-dobbeltkjeden åpnes (helicase).
2. Elongasjon: RNA-polymerase leser template-strengen (3'→5') og syntetiserer komplementær **mRNA** (5'→3') med ribonukleotider (A, U, G, C). Tymin (T) erstattes av uracil (U).
3. Terminasjon: Ved terminator-sekvens frigjøres mRNA og RNA-polymerase.
4. Prosessering (eukaryoter): 5'-kappe (7-metylguanosin), 3'-poly-A-hale, **splicing** (introners fjernelse, exon-sammenføyning). Modnet mRNA eksporteres til cytoplasma via kjerneporer.

Fase 2: Translasjon (på ribosomer i cytoplasma / ER)

Skjer i tre underfaser:

1. Initiation: Liten ribosomalsenhet binder mRNA ved 5'-ende, skanner til startkodon **AUG** (methionin). Initiator-tRNA (fMet i bakterier, Met i eukaryoter) binder. Stor ribosomalsenhet tilsetter → fullstendig ribosom (P-plass opptatt).
2. Elongasjon: Gjentatt syklus:
   • Inkommende aminoacyl-tRNA binder til A-plass (kodon-antikodon paring).
   • Peptidyltransferase (ribozym i stor enhet) danne peptidbinding mellom polypeptidkjeden på tRNA i P-plass og amino-syren i A-plass.
   • Translokasjon: Ribosomet beveger seg 3 nukleotider (1 kodon) langs mRNA. Deacylert tRNA flytter til E-plass og ut. Ny tRNA inn i A-plass.
3. Terminasjon: Stopkodon (UAA, UAG, UGA) i A-plass. Ingen tRNA binder. **Frigjøringsfaktorer** (RF1/RF2 i bakterier, eRF1 i eukaryoter) binder → hydrolyser peptidyl-tRNA binding → fritt protein frigjøres. Ribosom disassembleres.

Ettertranslasjonelle modifikasjoner

• Folding (kaperoner), klipping (signalpeptider), glykosylering, fosforylering, ubiquitinering – gir proteinet endelig funksjon, lokalisering og levetid.

Regulering

Genuttrykk styres på alle nivåer: transkripsjonsfaktorer, epigenetikk, mRNA-stabilitet, translasjonseffektivitet, proteinomvending. Feil i proteinsyntese → sykdommer (cystisk fibrose, sicklecellanemi, prionsykdommer, kreft).