Eiwitsynthese

Eiwitsynthese is de productie van eiwitten op basis van de genetische informatie in de cel. De synthese gebeurt in twee stappen:

  • transcriptie, het overschrijven van de code naar een werkkopie
  • translatie, de vertaling van de instructies naar een eiwit.

Het staat in de genen...

Genen zijn als het ware recepten voor eiwitten. Cellen maken een hele vertaalslag om vanuit een gen het gewenste eiwit te synthetiseren. In tegenstelling tot genen, die slechts vier verschillende bouwstenen hebben (A, T, C en G), is een eiwit opgebouwd uit aminozuren. Er bestaan twintig verschillende. De aminozuren zijn als parels aan een snoer met elkaar verbonden, waarna het snoer ook nog eens op een specifieke manier wordt opgevouwen. Sommige eiwitten zijn kort en eenvoudig, andere lang en complex.

Gen - Eiwit

 
​Gen ​Eiwit
​Soort bouwsteen ​Nucleotide ​Aminozuur
​Aantal verschillende bouwstenen ​4 ​20
 
 

De code gekraakt

Cellen moeten dus een taal waar slechts 4 letters een rol spelen (DNA) omzetten naar een taal van 20 letters (eiwitten).  
  • Genen zijn eigenlijk opeenvolgingen van lettergrepen van drie DNA-letters. Zo'n lettergreep heet een codon.
  • Elk codon komt overeen met 1 letter uit het 'eiwitalfabet'. Een groepje van drie basen (A, C, G of T) komt dus overeen met 1 aminozuur (bouwsteen van een eiwit).
  • Welk codon met welk aminozuur overeenstemt, ligt vast in de genetische code.   
    RNA-code_AZ-codons.gif
    Copyright Wikipedia

Transcriptie: het gewenste DNA omzetten naar een bruikbare RNA-kopie

De cel schrijft het om te zetten gen (DNA) over naar mRNA (boodschapper-RNA).
  • Net als DNA bestaat mRNA uit een vierletteralfabet, maar de bouwsteen T wordt vervangen door een nieuwe bouwsteen: U (uridine).
  • Het DNA in de celkern bevat duizenden genen, het mRNA draagt de informatie voor slechts één gen.
  • mRNA vormt een noodzakelijke tussenstap tussen het DNA in de celkern en het eiwit in het cytoplasma. Het is kleiner en veel mobieler dan het DNA. Daarom kan het mRNA zich gemakkelijk door de poriën van de kernmembraan vanuit de kern naar het cytoplasma verplaatsen.

DNA in celkern mRNA

​DNA in celkern ​mRNA
​Bouwstenen ​A, C, G en T ​A, C, G en U
​Aantal strengen ​Dubbelstrengig ​Enkelstrengig
​Bevat info over ​Duizenden genen ​ 1 gen
 

Translatie: mRNA omzetten in eiwitten

Ribosomen in het cytoplasma glijden over het mRNA. Ze vertalen het stap voor stap in het gewenste eiwit.

Per codon binden de ribosomen een gepast tranfer-RNA (tRNA) aan het mRNA. tRNA’s zijn structuren waarvan de 2 uiteindes cruciaal zijn in het vertalingsproces. De uiteindes bevatten
  • anticodon, een combinatie van drie RNA-letters die past op een codon van het mRNA
  • aminozuur dat volgens de genetische code overeenkomt met het codon in kwestie
De aminozuren,aangeboden door de tRNA’s, schakelen aan elkaar. De groeiende aminozuurketen wordt van het ene op het andere tRNA overgedragen. De keten wordt langer en langer, tot het ribosoom een stopcodon ontmoet. Voor dit codon is er geen tRNA beschikbaar. Het ribosoom verlaat het mRNA en de eiwitsynthese stopt. De gevormde aminozuurketen is het eigenlijke eiwit.
 

Cellen maken enkel de nodige eiwitten aan

Elke cel van ons lichaam bevat hetzelfde DNA, maar geen enkele cel produceert alle eiwitten waarvan hij de DNA-code heeft. Een cel maakt slechts een aantal eiwitten aan. Spiercellen produceren bijvoorbeeld geen insuline, want dit hormoon is enkel van belang in de pancreas. Om dit te realiseren, staat er in de buurt van elk gen een stukje DNA: de promotor.
Een promotor geeft aan
  • welke cellen het eiwit in kwestie moeten aanmaken
  • op welk moment de cellen dit eiwit moeten aanmaken
  • hoeveel van dit eiwit de cellen moeten maken
De activiteit van de promotor hangt op zijn beurt af van heel wat interne en externe factoren.