Le procédé de
synthèse des protéines se fait en deux étapes principales entraînées par des
enzymes à l'intérieur d'une cellule. Tout d'abord, l'acide désoxyribonucléique
(ADN) est transcrit à l'acide ribonucléique (ARN) par l'enzyme ARN polymérase. Deuxièmement,
l'ARN est ensuite traduit en une molécule de protéine par les ribosomes de la
cellule. La transcription de l'ADN et la traduction de l'ARN sont les étapes
clés du processus central de la biosynthèse des protéines.
La transcription
est la première étape dans le processus de synthèse des protéines, et il est
habituellement déclenchée par diverses molécules de signalisation de la cellule
dans le noyau. Pour commencer, l'enzyme ADN hélicase décompresse les deux brins
d'ADN, ce qui expose le brin matrice, qui code pour l'ARN qui sera transcrite.
Ensuite, l'enzyme ARN-polymérase se lie au brin matrice, se déplaçant le long
de lui et la synthèse d'un brin d'ARN messager (ARNm) qui est complémentaire du
brin matrice de l'ADN. Chaque nucléotide unique de l'ADN codera pour un
nucléotide de l'ARN doit être ajouté au brin d'ARNm.
Dans les
cellules eucaryotes, l'ARNm est généralement modifié après sa prise. Cette
étape dans le procédé de synthèse des protéines implique l'ajout d'un capuchon
à l'avant, qui est habituellement un méthylée guanine nucleotide, et une queue
de poly-adenine (queue poly-A) à l'arrière. L'ARNm épissé sera également, parce
que les enzymes de la cellule supprimer tous les segments d'ARNm qui ne sont
pas directement impliquées dans le codage de la protéine cible. Ces segments
sont connus comme des introns, alors que les segments qui sont impliqués dans
le codage de la protéine sont connus comme des exons.
L'étape suivante
dans le processus de la synthèse protéique est la traduction, dans laquelle les
codes d'ARN pour les acides aminés spécifiques. Ce procédé est catalysé à
l'extérieur du noyau par des ribosomes, des petits organites qui sont faits de
l'ARN ribosomal (ARNr) et de protéines. Les ribosomes se lient à la fois le
brin d'ARNm et les acides aminés qui vont constituer la protéine finale. Chaque
ensemble de trois nucleotides d'ARNm codera pour un acide aminé particulier.
Les ribosomes se déplacent vers le bas le brin d'ARNm, l'ajout d'un acide aminé
à la fois, jusqu'à ce qu'ils atteignent la queue poly-A et terminer la
traduction des protéines.
Parfois, le
processus de la synthèse protéique implique des étapes supplémentaires après le
polypeptide a été créé. Les protéines peuvent commencer à se plier dans leur
structure native ou conformation tridimensionnelle la plus stable, avec des
interactions hydrophobes. Depuis la cellule est une solution aqueuse ou à base
d'eau, de l'environnement, il est tout à fait blanc, et les acides aminés
hydrophobes se rassembler pour éviter d'être exposé à cet environnement. Ce
regroupement vers l'intérieur de résidus hydrophobes donne la protéine
stabilité plus énergique, et il aide à plier.
Souvent, les
protéines ne peuvent pas se replier dans leur structure native de leur propre
gré. Dans ce cas, ils ont besoin de l'aide d'un chaperonin, une enzyme de la
protéine qui se lie au polypeptide nouvellement synthétisé et se replie dans la
forme correcte. Chaperonins et d'autres enzymes peuvent également réparer dénaturé,
mal repliées, ou d'autres protéines endommagées.