Wo befindet sich der Ort der Proteinsynthese?

Wissen Sie, welche Nährstoffe der menschliche Körper am meisten braucht? Es sind nicht Vitamine und auch keine Spurenelemente wie Eisen und Zink, sondern Proteine. Man kann sagen, dass Protein überall in unserem menschlichen Körper vorhanden ist. Tatsächlich ist unser menschlicher Körper eine Proteinverarbeitungsfabrik. Er erhält Nährstoffe aus der Nahrung und synthetisiert dann nach einer Reihe von Verdauungs-, Umwandlungs- und Absorptionsprozessen Protein. Also, wo genau befindet sich der Ort der Proteinsynthese?

Synthetischer Ort

Das Ribosom ist wie eine kleine mobile Fabrik, die schnell Peptidketten entlang der mRNA-Vorlage synthetisiert. Aminoacyl-tRNA dringt mit sehr hoher Geschwindigkeit in das Ribosom ein, überträgt die Aminosäure auf die Peptidkette und wird dann an einer anderen Stelle aus dem Ribosom ausgestoßen. Der Elongationsfaktor bindet und dissoziiert auch kontinuierlich an das Ribosom. Das Ribosom und zusätzliche Faktoren bilden zusammen den aktiven Bereich für jeden Schritt der Proteinsynthese.

Syntheseprozess

Es gibt viele Unterschiede im Proteinsyntheseprozess zwischen Prokaryoten und Eukaryoten. Der Prozess bei Eukaryoten ist komplizierter. Im Folgenden wird der Prozess der Proteinsynthese bei Prokaryoten behandelt und die Unterschiede zwischen Prokaryoten und Eukaryoten aufgezeigt. Die Proteinbiosynthese kann in fünf Phasen unterteilt werden: Aktivierung der Aminosäuren, Beginn der Polypeptidkettensynthese, Verlängerung der Peptidketten, Beendigung und Freigabe der Peptidketten sowie Verarbeitung und Modifikation nach der Proteinsynthese.

Biologische Regulierung

Die Geschwindigkeit der Proteinsynthese in Organismen wird hauptsächlich auf der Transkriptionsebene und sekundär während des Translationsprozesses reguliert und kontrolliert. Sie wird von vielen Faktoren beeinflusst, wie etwa Geschlecht, Hormonen, Zellzyklus, Wachstum und Entwicklung, Gesundheitszustand und Lebensumfeld, aber auch von Veränderungen zahlreicher biochemischer Substanzen, die an der Proteinsynthese beteiligt sind. Da Translation und Transkription bei Prokaryoten meist gekoppelt sind und die Lebensdauer der mRNA kurz ist, wird die Geschwindigkeit der Proteinsynthese hauptsächlich durch die Transkriptionsrate bestimmt. Abschwächung ist eine Möglichkeit, die Translationsrate zu regulieren, indem zunächst die Transkription durch einen Überschuss oder Mangel an Translationsprodukten beeinflusst wird. Die Struktur und Eigenschaften der mRNA können auch die Geschwindigkeit der Proteinsynthese regulieren.

HCR zwei Staaten

Transkription und Translation sind bei Eukaryoten nicht gekoppelt und die Proteinsynthese ist im Allgemeinen langsamer als bei Prokaryoten. Neben der Regulation hauptsächlich durch Transkription und posttranskriptionelle Verarbeitung sowie die Struktur und Eigenschaften der mRNA (wie Cap-Struktur und Poly(A)-Schwanz usw.) (siehe Messenger-RNA) haben Studien zur Globinbiosynthese gezeigt, dass der eukaryotische Initiationsfaktor eIF-2 ein limitierender Faktor für die Translationsrate ist. Daher können Faktoren, die eIF-2 beeinflussen, die Translationsgeschwindigkeit regulieren. In-vitro-Studien mit zellfreien Präparaten von Säugetier-Retikulozyten zeigen, dass in Abwesenheit von Häm keine Proteinsynthese erforderlich ist, da kein Hämoglobin gebildet werden kann. Experimente haben gezeigt, dass die Regulierung von Häm durch ein Protein namens Häme-regulierter Repressor (HCR) erfolgt. HCR hat zwei Zustände: aktiv und inaktiv.

Wirkung von Häm

Häm reguliert Proteine, indem es eIF-2 beeinflusst. Wenn Häm vorhanden ist, hemmt es die zelluläre Proteinsynthese und kann auch die Proteinsynthese in Zellen fördern, die normalerweise kein Hämoglobin synthetisieren, wie beispielsweise die Förderung der Proteinsynthese in zellfreien Präparaten von Leberkrebszellen, HeLa-Zellen und Aszites-Tumorzellen.

Inhibitoren der Proteinbiosynthese

Viele Inhibitoren der Proteinbiosynthese sind hochspezifisch, was für die Untersuchung des Synthesemechanismus wichtig ist. Viele klinisch wirksame Antibiotika wirken, indem sie gezielt die Proteinsynthese in Prokaryonten hemmen und so das Bakterienwachstum hemmen, ohne menschliche Zellen zu schädigen. Durch Ausnutzung der Unterschiede in der Proteinsynthese zwischen den beiden Organismenarten ist es möglich, Arzneimittel zur Behandlung von Erkrankungen zu entwickeln, die durch bakterielle Infektionen hervorgerufen werden. In der Tabelle sind einige der wichtigsten Inhibitoren der Proteinbiosynthese sowie ihre Wirkorte und Spezifität aufgeführt.