Genlerdeki genetik bilginin ribozomlardaki proteinlere dönüşme süreci iki ana basamakta gerçekleşmektedir.
Bunlar:
- DNA’nın bir ipliğinin üzerindeki genetik kodlara uygun olarak mRNA sentezinin gerçekleştiği transkripsiyon olayı,
- mRNA’nın, şifrenin kopyasını alıp sitoplazmaya geçmesinden sonra ribozom tarafından okunup protein sentezinin gerçekleştiği evre olan translasyon evresidir. Francis Crick, 1958 yılında bu sürece santral dogma adını vermiştir (Şekil 1.20).
Transkripsiyon
Protein sentezi başlamadan önce DNA üzerinden mRNA sentezinin gerçekleşmesi gerekir. Bu sentez, RNA polimeraz enzimi tarafından gerçekleştirilir. Protein sentezi için bilgi taşıyan genin iki sarmalı RNA polimeraz tarafından kısmî olarak çözülür.
Genin iki ipliğinden RNA sentezi için kalıp görevi yapana anlamlı iplik, karşısındakine ise tamamlayıcı iplik denir. Anlamlı iplikteki nükleotitlerin her birinin karşısına mRNA sentezi için uygun nükleotit gelir. Adeninin karşısına urasil, timinin karşısına adenin, guaninin karşısına sitozin, sitozinin karşısı- na ise guanin nükleotidinin gelmesiyle anlamlı ipliğin karşısında bir mRNA zinciri sentezlenmiş olur. Bu olaya transkripsiyon denir (Şekil 1.21).
Sentezlenen tüm mRNA moleküllerinin ilk üç nükleotidi, başlatma kodonunu oluşturan adenin, urasil ve guanindir (AUG). Durdurma kodonlarından birine (UAA, UAG veya UGA) gelindiğinde ise mRNA’nın sentezi sona erer, böylece transkripsiyon süreci tamamlanmış olur. RNA polimeraz enzimi DNA’dan ayrılır ve DNA’nın iki ipliği tekrar birleşir. Sentezlenen mRNA, çekirdekten çıkar ve sitoplazmaya geçerek ribozomun küçük alt birimine bağlanır.
Translasyon
Sitoplazmaya geçen mRNA’nın, ribozomun küçük alt birimine bağlanması ile translasyon olayı başlar. mRNA’nın başlatma kodonu (AUG), ribozom tarafından okunur. AUG kodonunun karşılığı olan UAC antikodonuna sahip tRNA, sitoplazmada metiyonin amino asidini kendine bağlar. Bu sırada ATP harcanır. tRNA, taşıdığı metiyonin amino asidini mRNA’nın başlatma kodonuna karşılık gelecek şekilde ribozoma getirir. İlk amino asit ribozoma getirildikten sonra ribozomun büyük alt birimi küçük alt birimine bağlanır ve böylece protein sentezi başlar (Şekil 1.22).
Sonraki aşamada ikinci kodon okunur ve bu kodona karşılık gelen antikodona sahip tRNA, aynı şekilde sitoplazmada kendi amino asidini bağlayarak ribozomdaki ilk tRNA’nın yanına yerleşir. Bu iki tRNA’nın taşıdıkları amino asitler arasında peptit bağı kurulur (Şekil 1.23).
İlk amino asit, ikinci amino aside bağlandıktan sonra ilk amino asidi getiren tRNA, çıkış bölgesine gelerek ribozomu terk eder. Bu sırada ribozom, mRNA’nın üzerinde bir kodon kayar ve üçüncü kodonu okur. Üçüncü kodonun okunması ile bu kodona karşılık gelen ve üçüncü amino asidi taşıyan tRNA ribozoma girer. İkinci amino asit ile üçüncü amino asit peptit bağı ile bağlanır. Amino asidini bırakan ikinci tRNA da aynı şekilde çıkış bölgesinden ribozomu terk eder (Şekil 1.24).
Dikkat edilecek olursa ribozomda tRNA’ların bulunabildiği üç bölge vardır. Bu bölgelerden birincisi tRNA’nın ribozoma girdiği, ikincisi amino asitlerin birbirine bağlandığı, üçüncüsü ise amino asidini bırakan tRNA’nın ribozomu terk ettiği bölgedir. Okunma ve amino asitlerin birbirine bağlanması son amino asit gelinceye kadar devam eder. Ribozom, mRNA’nın sonundaki durdurma kodonuna geldiğinde bu kodona karşılık gelen antikodona sahip tRNA bulunmadığından buraya amino asit getirilemez. Durdurma kodonu, sonlanma faktörü adı verilen proteini bağlar. Bu protein, sentezlenmiş olan polipeptid zincirinin tRNA’dan koparak serbest kalmasını sağlar (Şekil 1.24).
Eğer aynı protein çeşidinden çok sayıda üretilmesi gerekiyorsa mRNA, aynı anda çok sayıda ribozom tarafından okunabilir; buna polizom adı verilir. Polizom durumunda enerji ve zaman tasarrufu sağlanarak bir protein çeşidinden aynı anda çok sayıda üretilmiş olur (Şekil 1.25).
