نبذة تعريفية حول عملية الترجمة لبناء البروتين

2013 آلات الحياة

د.ديفيد س. جودسل

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

عملية الترجمة لبناء البروتين البروتين البيولوجيا وعلوم الحياة

في حالات أخرى، يتم إستخدام نسخة الـ "رنا" لتوجيه بناء البروتين من خلال عملية يُطلق عليها "الترجمة" (Translation) شكل (4.3)"

شكل 4.3 ترجمة الـ "رنا" لبناء البروتين: يتطلب بناء البروتين جهداً منسقاً يقوم به درزينات من مختلف البروتينات.

يبين الشكل أعلاه على اليسار الـ "رنا" الناقل وهو يحمل الحمض الأميني فينيل ألانين (Phenylalanine) كما يُرى بالشكل الأنزيم المركب للفينيل ألانيل على الـ "رنا" الناقل (Phenylalanyl-tRNA synthetase) وهو الإنزيم الذي يعمل على ربط الفينيل ألانين بإحدى نهايتي الـ "رنا" الناقل

 

وهناك 19 جزيئاً آخر من الـ"رنا" الناقل، ولكل منها إنزيم مركب (Synthetase) خاص بها، ويتم تخصيصه لحمض أميني واحد من 19 حمضاً أمينياً آخر بخلاف الفينيل ألانين. وهناك العديد من البروتينات التي تساعد في هذه العملية.

حيث يقوم "عامل الاستطالة Tu" في البكتيريا بتسليم الـ "رنا" الناقل إلى الريبوسوم مع إمداده بالطاقة، بينما يعمل "عامل الاستطالة G" على دفع شريط الـ "رنا" المرسال شفرة بشفرة إلى الأمام وذلك بعد إضافة كل حمض أميني إلى السلسلة الببتيدية النامية.

كما يعمل الريبوسوم المبين على يمين الشكل على جمع كل هذه الجزيئات معاً، مع محاذاة جزيئات الـ "رنا" الناقل المناسبة وربط الأحماض الأمينية معاً (قوة التكبير: 5 ملايين مرة).

 

حيث يتم قراءة تسلسل النيوكليوتيدات في سلسلة الـ "رنا" لكي يُستخدم في توجيه ربط الأحماض الأمينية مع بعضها في ترتيب صحيح لتكوين بروتين حديد.

وتُعتبر الترجمة أكثر تعقيداً من النسخ، حيث لا يوجد هناك توافق بين نيوكليوتيدة معينة في الـ "رنا" وحمض أميني في سلسلة البروتين الجديد المزمع بناؤه. فهناك أربعة أنواع فقط من اليوكليوتيدات، بينما يوجد 20 حمضاً أمينياً مختلفاً.

وتتغلب الخلايا على هذه المشكلة باستخدام نظام تشفير لديه أقصى قدرة ممكنة على المحافظة على المعلومات: حيث يتم تخصيص ثلاثية من نيوكليوتيدات مرتبطة مع بعضها في ترتيب معين – ويُطلق عليها معاً اسم "شفرة" (Codon) – وذلك لكل حمض أميني.

 

على سبيل المثال فإن الثلاثة "ج-ي-س" (C_U_G) تكون مخصصة للحمض الأميني ليوسين, والثلاثية "ج-ج-س" (C-G-G) تكون مخصصة للحمض الأميني أرجنين، أما الثلاثية "أ-أ-ي" (U_A_A) فهي واحدة من ثلاثة ثلاثيات تعمل كشفرة يتم ترجمتها بإيقاف العمل!!!

وتؤدي هذه التفاصيل الجزيئية لعملية التشفير إلى جعل عملية الترجمة أكثر تعقيداً وبكثير من عملية النسخ، حيث أنها تتطلب التنسيق بين جهد أكثر من 50 آلة جزيئية مختلفة: بعضها مصنوع من البروتين، والبعض الآخر من الـ "رنا" والبعض الثالث مصنوع من كل منهما.

 

يتم إحداث التوافق الطبيعي بين كل ثلاثية من النيوكليوتيدات مع ما يناسبها من حمض أميني بواسطة نوع خاص من الرنا، يسمى الـ "رنا" الناقل (Transfer RNA).

حيث تقوم الخلية بإنتاج 20 نوعاً مختلفا من الـ "رنا" الناقل يحتوي كل منها على ثلاثية نيوكليوتيدية مختلفة عند أحد طرفيها (ويطلق عليه الشفرة المضادة "Anticodon") ومكان لإتصال حمض أميني على الطرف المقابل.

 

وتعمل مجموعة منفصلة مكونة من 20 إنزيما مختلفا (يُطلق عليها الإنزيمات المركبة للأمينو أسيل على الـ "رنا" الناقل"Amino-acyl tRNA synthetases") على تحميل الحمض الأميني المناسب على كل نوع من الـ "رنا" الناقل.

ثم تقوم الريبوسومات (Ribosomes) بتجميع كل هذه الأشياء معاً لبناء البروتين. فمن خلال وجود بروتينات مصاحبة للريبوسومات تعمل على بدء وإنهاء عملية الترجمة، بالإضافة إلى بروتينات أخرى تعمل على ضخ الطاقة اللازمة لإتمام كل خطوة

 

فإن الريبوسومات تتحرك نحو سلسلة الـ "رنا" وتقوم بمحاذاة جزيئات الـ "رنا" الناقل معها، بحيث تعمل على ربط الأحماض الأمينية الموجودة على هذه الجزيئات سوياً. ويستغرق بناء البروتين الواحد عشـرين ثانيةً في المتوسط، وذلك إذا تم البناء بمعدل عشرين حمضاً أمينياً في الثانية.

إن البناء الموجّه بواسطة المعلومات للرنا والبروتين هو حل رائع وبالغ المهارة لبناء الجزيئات. فكل المعلومات تكون مخزنة في جينوم الخلية، وعند الحاجة إلى جزيئات بروتين أو رنا جديدة، فإنه يتم قراءة هذه المعلومات واستخدامها في بناء هذه الجزيئات.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]