التخليق الحيوي للبروتين:
التخليق الحيوي للبروتين هو العملية التي تبني فيها الخلايا البروتينات، حيث يستخدم المصطلح أحيانًا للإشارة فقط إلى ترجمة البروتين، ولكنه في أغلب الأحيان يشير إلى عملية متعددة الخطوات بدءًا من تخليق الأحماض الأمينية ونسخها والتي تُستخدم بعد ذلك للترجمة.
يختلف التخليق الحيوي للبروتين على الرغم من تشابهه الشديد بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى، إذ تشمل الأحداث التي تعقب التخليق الحيوي التعديل اللاحق للترجمة وطي البروتين، في أثناء التخليق وبعده غالبًا ما تنثني سلاسل البولي ببتيد لتحمل، كما يسمى الهياكل الثانوية والثالثية الأصلية، ويُعرف هذا باسم طي البروتين، كما أن الأحماض الأمينية هي المونومرات التي يتم بلمرتها لإنتاج البروتينات.
تخليق الأحماض الأمينية:
هو مجموعة العمليات الكيميائية الحيوية (المسارات الأيضية) التي تبني الأحماض الأمينية من مصادر الكربون مثل الجلوكوز، حيث لا يمكن تصنيع جميع الأحماض الأمينية بواسطة كل كائن حي على سبيل المثال، يتعين على البشر البالغين الحصول على 8 من الأحماض الأمينية العشرين من نظامهم الغذائي، ثم يتم تحميل الأحماض الأمينية على جزيئات الحمض الريبي النووي النقال لاستخدامها في عملية الترجمة.
تخليق البروتين هو عملية شديدة التنظيم يتم التحكم فيها من خلال شبكة معقدة من البروتينات، إذ أن العديد من هذه البروتينات ضرورية للبقاء والطفرات ليست جيدة التحمل، وغالبًا ما تؤثر على دقة أو معدلات تخليق البروتين الذي يمكن أن يؤثر بشكل كبير على النمو.
يمكن أن تؤدي عدة أشكال من الإجهاد الخلوي إلى قمع تخليق البروتين، علاوة على ذلك فإن العديد من مسببات الأمراض البكتيرية والفيروسية تستهدف آلية الترجمة المضيفة، لهذه الأسباب من الضروري وجود طرق كمية لقياس تخليق البروتين في الجسم الحي في ظل مجموعة متنوعة من الظروف.
إحدى الطرق الشائعة الاستخدام هي دمج ميثيونين في البروتينات الخلوية الكلية خلال فترة زمنية تسمح بقياس تخليق البروتين، إذ تتميز هذه الطريقة بأنها يتم إجراؤها في الجسم الحي وبدون تعديل سلالات الخميرة المراد دراستها، ما لم تكن السلالة مساعدة للتغذية الحيوية للتخليق الحيوي للميثيونين، ومع ذلك لا يمكنها التمييز بين منع الترجمة في مراحل مختلفة من الترجمة (البدء أو الاستطالة أو الإنهاء)، ويتطلب هذا إجراء تحليل متعدد الريبوزومات بالإضافة إلى دمج الميثيونين.
يمثل تخليق البروتين الطريق الرئيسي للتخلص من الأحماض الأمينية، حيث يتم تنشيط الأحماض الأمينية عن طريق الارتباط بجزيئات معينة من (RNA) الناقل ويتم تجميعها بواسطة الريبوسومات في تسلسل تم تحديده بواسطة (messenger RNA)، والذي تم نسخه بدوره من قالب (DNA)، ثم تتشكل روابط الببتيد بين الأحماض الأمينية المجاورة وبمجرد اكتمال سلسلة البولي ببتيد، يتم تحديد جميع تعديلات الأحماض الأمينية اللاحقة للترجمة وتعبئة البروتين من خلال التسلسل الأساسي للأحماض الأمينية، إذ يتم التحكم في معدل تخليق البروتين من خلال معدل نسخ جينات معينة وعدد وحالة تجمع الريبوسومات وتعديل معدل بدء تخليق الببتيد.
آلية عمل مثبطات تخليق البروتين:
يحدث تخليق البروتين في السيتوبلازم على جسيمات البروتينوكليوبروتين الريبوسومات، (RNA) الرسول الذي يحتوي ضمن تسلسل النوكليوتيدات الخاص به على الكود لتوجيه تركيب واحد أو عدة سلاسل متعددة الببتيد، ويتم تصنيعه بواسطة (RNA polymerase) على قالب (DNA) ويتم نقله إلى السيتوبلازم، حيث يصبح مرتبطًا بالريبوسومات ويوجه موضع الحمض النووي الريبي نقل الأسيل الأميني بالتسلسل الصحيح.
يرتبط الحمض الأميني الذي تم تنشيطه وأسترته إلى نوع معين من الحمض الريبي النووي النقال، بموقع متقبل الريبوسوم بفضل تفاعلات الكودون والمضاد، إذ يحفز (Peptidyl transferase) وهو جزء لا يتجزأ من الريبوسوم تكوين رابطة الببتيد بين مجموعة الكربوكسيل من الببتيد الناشئ (المرتبط بـ peptidyl-tRNA إلى موقع المتبرع الريبوسومي) والمجموعة الأمينية للحمض الأميني الجديد، ويتم نقل (peptidyl tRNA) الناتج إلى الموقع المتبرع بواسطة إنزيم يتطلب (GTP)، مما يحرر الموقع المستقبِل لربط الحمض الأميني الأسيل (tRNA) التالي.
تم استكشاف العلاقة بين تخليق البروتين والتعبير الفسيولوجي للضرر الإشعاعي في المقام الأول باستخدام مثبطات تخليق البروتين، حيث تستند الاستنتاجات المستخلصة من هذه الدراسات إلى افتراضين: أولاً أن التثبيط يؤثر على تفاعل كيميائي حيوي واحد فقط وثانيًا أن هذا التفاعل الكيميائي الحيوي المحدد ليس له تأثيرات سريعة غير مباشرة على التمثيل الغذائي العام للخلية.
يثبط تخليق البروتين في الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة عن طريق إطلاق سلاسل بولي ببتيد غير مكتملة من الريبوسوم، ويمكن أن يثبط الهيكسيميد الحلقي بدء أو استطالة أو إنهاء تخليق البروتين في الخلايا حقيقية النواة عن طريق منع الانتقال، وبالتالي منع مزيد من حركة الريبوسوم على طول الرنا المرسال.
يمنع الكلورامفينيكول تخليق البروتين في البكتيريا ويثبط بشكل انتقائي تخليق البروتين في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء للخلايا حقيقية النواة، ويرتبط هذا المضاد الحيوي بالوحدة الريبوسومية الكبيرة ويتداخل مع تكوين رابطة الببتيد، ويمنع الستربتومايسين على وجه التحديد تخليق البروتين الميكروبي والميتوكوندريا من خلال الارتباط بالوحدة الفرعية الريبوزومية الصغيرة والتسبب في سوء قراءة الكود الجيني.
