Beberapa tahapan utama Sintesis Protein adalah: (a) Aktivasi asam amino, (b) Transfer asam amino ke tRNA, (c) Inisiasi rantai polipeptida, (d) Pemutusan Rantai, (e) Translokasi protein
Ada lima tahapan utama dalam sintesis protein yang masing-masing membutuhkan sejumlah komponen dalam E. coli dan prokariota lainnya.
Sintesis protein pada sel eukariotik mengikuti pola yang sama dengan beberapa perbedaan.
Langkah-langkah utamanya adalah:
(a) Aktivasi asam amino:
Reaksi ini disebabkan oleh pengikatan asam amino dengan ATP. Langkah ini membutuhkan enzim yang disebut amino acyI RNA synthetase. Karena reaksi ini asam amino (AA) dan adenosin trifosfat (ATP), dimediasi oleh enzim di atas, kompleks amino asil – AMP – enzim terbentuk (Gbr. 6.40).
Enzim AA + ATP -AA – AMP – kompleks enzim + PP
Harus diperhatikan bahwa sintetase RNA asil amino spesifik dengan berbagai asam amino.
(b) Pemindahan asam amino ke tRNA:
Kompleks enzim AA – AMP – yang terbentuk bereaksi dengan tRNA spesifik. Jadi asam amino ditransfer ke tRNA. Akibatnya enzim dan AMP dibebaskan.
AA – AMP – kompleks enzim + enzim tRNA- AA – tRNA + AMP
(c) Inisiasi rantai polipeptida:
tRNA bermuatan bergeser ke ribosom (Gbr. 6.41). Ribosom terdiri dari RNA struktural dan 80 protein berbeda. Ribosom adalah situs di mana sintesis protein terjadi. MRNA berikatan dengan sub-unit SOS ribosom tipe 70S.
Telah dibahas bahwa ribosom terdiri dari rRNA (RNA ribosom) dan protein. Ribosom juga bertindak sebagai katalis (23sRNA pada bakteri adalah enzim-ribozim) untuk pembentukan ikatan peptida. Ribosom terdiri dari dua subimit, yang lebih besar dan yang lebih kecil.
Informasi urutan asam amino terdapat dalam urutan basa nitrogen mRNA. Setiap asam amino dikodekan untuk kata tiga huruf dari asam nukleat. Inisiasi rantai polipeptida pada prokariota selalu dihasilkan oleh asam amino metionin yang secara teratur dikodekan oleh kodon AUG tetapi jarang juga oleh GUG (untuk valin) sebagai kodon inisiasi. Pada prokariota, perumusan metionin asam amino inisiasi adalah persyaratan penting.
Ribosom memiliki dua tempat untuk mengikat amino-acyl-tRNA.
(saya) Situs amino-asil atau A (situs akseptor).
(ii) Situs peptidil atau situs P (situs donor). Setiap situs terdiri dari bagian-bagian tertentu dari sub-unit SOS dan 30S. Inisiasi formil metionin tRNA yaitu (AA, f Met tRNA) hanya dapat berikatan dengan situs P (Gbr. 6.41).
Namun, itu adalah pengecualian. Semua amino-acyl-tRNA (AA 2 , AA 3 — tRNA) yang baru datang berikatan dengan situs A. Dengan demikian, situs P adalah situs dari mana tRNA kosong meninggalkan dan yang mengikat tRNA peptidil yang tumbuh.
Pada langkah pertama, amino asil-tRNA berikutnya terikat pada kompleks faktor pemanjangan Tu yang mengandung molekul GTP terikat, kompleks amino-asil-tRNA-Tu-GTP yang dihasilkan sekarang terikat pada kompleks inisiasi 70S. GTP dihidrolisis dan kompleks Tu-GDP dilepaskan dari ribosom 70S (Gambar 6.42). TRNA amino asil baru sekarang terikat pada amino asil atau situs A di ribosom.
Pada langkah kedua pemanjangan, ikatan peptida baru terbentuk antara asam amino yang tRNA-nya terletak di situs A dan P di ribosom. Langkah ini terjadi dengan transfer inisiasi gugus formil metionin asil dari tRNA ke gugus amino dari asam amino baru yang baru saja memasuki situs A.
Pembentukan peptida dikatalisis oleh transferase peptidil, protein ribosom dalam sub-unit 50 S. Sebuah tRNA dipeptidil terbentuk pada situs A dan sekarang tRNA kosong tetap terikat pada situs P.
Pada langkah ketiga pemanjangan, ribosom bergerak di sepanjang mRNA menuju ujung 3′ dengan jarak kodon (yaitu kodon ke-1 ke ke-2 dan ke-2 ke ke-3 pada mRNA). Karena tRNA dipeptidil masih melekat pada kodon kedua (Gambar 6.43), pergerakan ribosom menggeser tRNA dipeptidil dari situs A ke situs P. Pergeseran ini menyebabkan pelepasan tRNA yang kosong.
Sekarang kodon ketiga mRNA ada di situs-A dan kodon kedua di situs-P. Pergeseran ribosom sepanjang mRNA ini disebut langkah translokasi. Langkah ini membutuhkan faktor elongasi G (disebut juga translocase). Dan juga secara bersamaan terjadi hidrolisis molekul GTP lainnya. Hidrolisis GTP menyediakan energi untuk translokasi.
Ribosom dengan dipetidyl tRNA dan mRNA yang terpasang siap untuk siklus pemanjangan berikutnya untuk melekatkan asam amino ketiga (Gbr. 6.44). Itu terjadi dengan cara yang sama seperti penambahan detik.
Sebagai hasil dari tindakan berulang untuk pemanjangan rantai, rantai polipeptida memanjang. Saat ribosom bergerak dari kodon ke kodon sepanjang mRNA menuju ujung 3′nya, rantai polipeptida dari asam amino terakhir akan disisipkan.
(d) Pengakhiran Rantai:
Pengakhiran polipeptida ditandai oleh salah satu dari tiga triplet terminal (kodon) di mRNA. Tiga kodon terminal adalah UAG (Amber), UAA (Ochre) dan UGA (Opal). Mereka juga disebut sinyal berhenti.
Pada saat terminasi, kodon terminal segera mengikuti kodon asam amino terakhir. Setelah ini, rantai polipeptida, tRNA, mRNA dilepaskan. Subunit ribosom dipisahkan.
Pengakhiran juga membutuhkan aktivitas dari tiga faktor pengakhiran atau pelepasan yang disebut sebagai R1 , R dan S.
(e) Translokasi protein:
Dua kelas poli ribosom telah diidentifikasi (Gambar 6.45).
(i) Poliribosom bebas
(ii) Poliribosom terikat membran.
Untuk ribosom bebas, penghentian sintesis protein menyebabkan pelepasan protein lengkap ke dalam sitoplasma. Beberapa protein spesifik ini ditranslokasikan ke mitokondria dan nukleus melalui jenis mekanisme khusus.
Sebaliknya pada poliribosom yang terikat membran, rantai polipeptida yang tumbuh pada mRNA dimasukkan ke dalam lumen membran RE. Beberapa protein ini menjadi bagian integral dari membran.
Namun, beberapa protein dilepaskan ke dalam lumen dan dimasukkan ke dalam vesikel badan Golgi. Mereka selanjutnya dapat dimodifikasi sebagai glikosilasi yaitu penambahan residu gula. Vesikel dengan demikian membentuk sekering dengan membran plasma dan akhirnya protein ini dilepaskan.
