Hücre, ihtiyaç duyduğu proteinlerin sentezini kendi çekirdeğindeki DNA'da yer alan genlere göre yani spesifik amino asit dizilimine göre gerçekleştirir. Bu yazıda, protein sentezinin nasıl gerçekleştiğini kas hücresi özelinde adım adım anlattık. İşin en temelinde: DNA'dan mRNA üretilecek (transkripsiyon), mRNA'dan ise protein (translasyon).
GÖRSEL Protein sentezinde temel olaylar
Hücre İçi Sinyal Oluşumu
Kas hücreleri çok çekirdekli bir yapıya sahiptir. Buna ek olarak, hücre zarı yapılarında hem mekanosensörler hem de çeşitli reseptörler bulunur.
Antrenmanda uyguladığınız egzersizler kas hücrelerinde mekanik gerilim yaratır ve çeşitli kimyasalların üretimini artırır. Mekanosensörler mekanik gerilim ile, zar reseptörleri ise çeşitli kimyasallar aracılığıyla aktifleşir. Bu aktivasyon sonrasında hücrede kas protein sentezi sinyali başlatılır.
GÖRSEL Kas protein sentezi sinyal yolları
Çekirdek ve Transkripsiyon
Hücrede meydana gelen kompleks sinyalleşme, spesifik proteinler olan transkripsiyon faktörlerini aktifleştirir. Aktifleşen transkripsiyon faktörleri DNA'ya bağlanmak üzere çekirdeğin içerisine hareketlenir.
DNA'da kas proteinlerini kodlayan genlere bağlanırlar. Böylece RNA polimerazın bağlanmasına da yardımcı olurlar. RNA polimeraz enzimi DNA'yı geçici süreliğine ikiye ayırıp baz dizilimini okur, gerekli kodu kopyalar.
Gerekli kodun kopyalanması sonucu protein sentezi için ihtiyaç duyulan ancak henüz tam hazır olmayan mRNA oluşturulur. DNA'dan mRNA oluşturulmasına transkripsiyon denir. Transkripsiyon sonucu oluşan mRNA'ya pre-mRNA denir ve çekirdeği terk etmeden birkaç düzenleme geçirir.
GÖRSEL RNA polimeraz ve transkripsiyon
mRNA Düzenlemesi
Transkripsiyonun hemen ardından mRNA'nın iki ucuna birden yapısal bir ekleme yapılır (şapka ve kuyruk eklenir). Bu eklemeler, mRNA'nın ribozomlar tarafından tanınabilmesi ve stabilitesinin artması için gerçekleşir.
mRNA dizisinin tamamı protein kodlamaz. Bu yüzden protein kodlamayan kısımların yapıdan alınması gerekir. Protein kodlamayan bu bölgelere intron, protein kodlayan bölgelere ise ekson adı verilir.
İntronlar, protein sentezine başlamadan önce mRNA'dan çıkartılır. Bu kesip çıkarma eylemi sonucu protein kodlayan kısımlar yani eksonlar birleştirilir ve gerekli proteinin amino asit dizilimi yani olgun mRNA elde edilmiş olur.
GÖRSEL pre-mRNA'dan mRNA'ya
Sitoplazmaya Geçiş ve Translasyon
mRNA son şeklini aldığında çekirdek zarında bulunan porlardan geçerek sitoplazmaya ulaşır. mRNA'nın iki ucuna birden yapılan işlem, bu geçiş esnasında zarar görmemesini sağlar. Sitoplazmaya gelen mRNA artık ribozomlarla etkileşime girerek protein sentezini başlatabilir.
Ribozomlar, mRNA'yı şapka sayesinde tanır ve ona bağlanır. Bu bağlanma translasyon için ilk adımdır. Devamında, mRNA dizisinde protein sentezinin hangi noktadan başlayacağı bulunur.
Ribozomlar biri küçük ve biri büyük iki alt birimden oluşur. Küçük alt birim tanımayı yaptığında büyük alt birim de olaya katılır ve fonksiyonel ribozom oluşur. Böylece amino asitlerin birleştirilmesi (protein sentezi) yani translasyon başlamış olur.
GÖRSEL mRNA tanınması ve fonksiyonel ribozom
Ribozomun tanıdığı 3'lü baz dizini bir amino asidi kodlar. Bu koda uygun olan amino asit tRNA tarafından ribozoma ulaştırılır. mRNA'da yer alan kodon ile tRNA amino asit anti-kodonu uyumluysa amino asit polipeptit zincirine eklenir.
Ribozom mRNA'yı okurken amino asitler doğru sıralamayla birbirlerine peptid bağıyla eklenir. mRNA üzerindeki sonlanma kodonları ribozom tarafından okunduğunda polipeptit zinciri ribozomdan koparılıp serbest bırakılır ve protein sentezi sonlandırılır. Translasyonda, tek bir mRNA'yı aynı anda birden çok ribozom okur (poliribozom).
GÖRSEL Stop kodonu ve translasyon sonu
Modifikasyon, Taşıma ve Fonksiyon
Protein sentezinin son adımı polipeptid zincirinin modifikasyonudur. Hücre içindeki özel yapılar primer yapıdaki proteini modifikasyona uğratır ve fonksiyonel yapısını kazandırır. Yeni protein artık elde edilmiştir.
Sentezlenen protein görevli olduğu bölgeye taşınır ve fonksiyon görmeye başlar. Bu noktada önemli bir bilgi verelim. Kas hücresinin ürettiği kuvveti artırabilmek için yalnızca sarkomer yapısıyla ilişkili proteinlere ihtiyacımız olduğunu düşünmek yanlıştır.
Aktin, miyozin ve titin kuvvet üretimiyle doğrudan ilişkili proteinlerdir. Ancak bu moleküllere kuvvet üretme potansiyelini alfa-aktinin, miyomesin ve nebulin gibi yapısal sarkomer proteinleri sağlar. Ek olarak, miyofibrillerde üretilen kuvvetin tendona aktarımını sağlayacak olan desmin, distrofin, integrin gibi yapısal proteinler de bulunur.
GÖRSEL Aktin miyozin dışındaki kritik proteinler
Sonuç olarak,
Konuya ilişkin bilginizi tamamlamak ve kendinize seviye atlatmak için önceki ve sonraki yazılara göz atmayı ihmal etmeyin. Linklere aşağıdan ulaşabilirsiniz.
SSPS - level up yourself
Bu ve sitemizde yer alan diğer yazılar SSPS spor ve sağlık bilimleri kütüphanesi kaynakları kullanılarak hazırlanmıştır.