Việc gấp protein là một quá trình quan trọng trong sinh hóa, có mối liên hệ phức tạp với quá trình tổng hợp protein. Hiểu được mối liên hệ giữa hai cơ chế này là điều cần thiết trong việc làm sáng tỏ những bí ẩn về chức năng tế bào và sự phát triển của bệnh.
Tổng hợp protein: Một quá trình cơ bản của tế bào
Tổng hợp protein là quá trình tế bào dẫn đến việc sản xuất protein mới. Nó xảy ra ở ribosome và liên quan đến việc dịch mã thông tin di truyền được mã hóa trong DNA hoặc RNA thành các chuỗi axit amin tạo thành protein chức năng. Quá trình này bao gồm hai giai đoạn chính: phiên mã và dịch mã.
Phiên âm: Bước đầu tiên
Phiên mã là quá trình trong đó một đoạn DNA được sử dụng làm khuôn mẫu để tạo ra phân tử RNA bổ sung. Phân tử RNA này, được gọi là RNA thông tin (mRNA), mang mã di truyền từ DNA đến ribosome để tổng hợp protein. Trong quá trình phiên mã, chuỗi xoắn kép DNA tách ra và một enzyme gọi là RNA polymerase tổng hợp một phân tử RNA chuỗi đơn theo quy tắc ghép cặp bazơ. Phân tử mRNA thu được chứa các codon sẽ được dịch mã thành các axit amin cụ thể trong quá trình tổng hợp protein.
Bản dịch: Xây dựng Protein
Dịch mã, giai đoạn thứ hai của quá trình tổng hợp protein, liên quan đến việc chuyển đổi thông tin di truyền do mRNA mang theo thành một chuỗi axit amin để tạo thành protein chức năng. Quá trình này diễn ra trong ribosome, phức hợp tế bào nhỏ bao gồm RNA và protein. Ribosome đọc các codon mRNA và tuyển dụng các phân tử RNA chuyển (tRNA), mang các axit amin cụ thể, để lắp ráp chuỗi axit amin theo trình tự mRNA. Khi ribosome di chuyển dọc theo phân tử mRNA, nó xúc tác sự hình thành liên kết peptide giữa các axit amin, dẫn đến sự tổng hợp chuỗi polypeptide, cuối cùng sẽ gấp lại thành protein chức năng.
Vai trò của việc gấp protein
Việc gấp protein là quá trình trong đó chuỗi polypeptide mới được tổng hợp sắp xếp lại thành cấu trúc ba chiều chức năng của nó. Quá trình này rất cần thiết để protein phát huy chức năng sinh học của nó. Cấu trúc bậc một của protein, đề cập đến trình tự tuyến tính của các axit amin, quyết định cách protein sẽ gấp lại thành hình dạng cụ thể của nó, bao gồm các chuỗi xoắn alpha, tấm beta và các họa tiết khác.
Kiểm soát chất lượng protein
Việc gấp protein đúng cách rất quan trọng đối với chức năng của tế bào, vì các protein gấp sai có thể phá vỡ các quá trình bình thường của tế bào và dẫn đến bệnh tật. Để đảm bảo quá trình gấp protein chính xác, các tế bào đã phát triển một hệ thống kiểm soát chất lượng protein phức tạp, bao gồm các chất đi kèm phân tử, chất xúc tác gấp và máy phân hủy. Các thành phần này phối hợp với nhau để hỗ trợ quá trình gấp, ngăn ngừa việc gấp sai và loại bỏ các protein bị gấp sai hoặc bị hư hỏng để duy trì cân bằng nội môi tế bào.
Protein cuộn và bệnh tật
Mối liên hệ giữa sự gấp nếp của protein và bệnh tật được minh họa bằng