7.5 : Translation

תרגום הוא תהליך של סינתזה של חלבונים מהמידע הגנטי הנישא על ידי רנ"א שליח (mRNA). לאחר השעתוק, הוא מהווה את השלב האחרון בביטוי גנים. תהליך זה מתבצע על ידי ריבוזומים, קומפלקסים של חלבון ומולקולות RNA מיוחדות. ריבוזומים, רנ"א העברה (tRNA) וחלבונים אחרים מייצרים שרשרת של חומצות אמינו – הפוליפפטיד – כתוצר הסופי של התרגום.

תרגום מייצר את אבני הבניין של החיים

חלבונים נקראים אבני הבניין של החיים מאחר שהם מהווים את הרוב המכריע של כל האורגניזמים – מסיבי שריר, דרך שערות על הראש ועד רכיבים של מערכת החיסון – והתוכנית לכל אחד מהחלבונים האלה מקודדת על-ידי הגנים שנמצאים בדנ"א של כל תא. הדוגמה המרכזית בביולוגיה מכתיבה שמידע גנטי מומר לחלבונים פונקציונליים על ידי תהליכי שעתוק ותרגום.

התרגום מתרחש מחוץ לגרעין

לאיקריוטים יש גרעין הקשור לקרום שבו mRNA משועתק מדנ"א. לאחר השעתוק, mRNA מועבר אל מחוץ לגרעין כדי להיות מתורגם לשרשרת של חומצות אמינו – פוליפפטיד – ובסופו של דבר, חלבון פונקציונלי. זה יכול להתרחש בציטופלסמה או ברשתית אנדופלסמית גסה, שם הפוליפפטידים משתנים עוד יותר. לעומת זאת, לפרוקריוטים אין תא גרעיני, ולכן התרגום בפרוקריוטים מתרחש בציטופלסמה בזמן שה-mRNA עדיין מתועתק.

רצף הקודונים ב-mRNA קובע את רצף הפוליפפטידים

כל קודון ב-mRNA מתאים לאחת מ-20 חומצות האמינו שהתא שומר במלאי, כמו גם קודוני עצירה שאינם מקודדים לחומצות אמינו. מולקולת רנ"א נוספת, רנ"א העברה (tRNA), אחראית על אספקת חומצת האמינו הנכונה, המבוססת על רצף הקודון, לריבוזומים במהלך התרגום. בקצה אחד של מולקולת ה-tRNA, אנזימים הנקראים אמינואציל-tRNA מסנתזים מצמידים באופן קוולנטי את חומצת האמינו הספציפית לאתר ההתקשרות, בעוד שרצף האנטיקודונים הממוקם בקצה השני של ה-tRNA מבטיח שחומצת האמינו הנכונה מועברת לריבוזום. מולקולות tRNA מסוימות מסוגלות להיקשר ליותר מרצף קודון אחד, מה שמאפשר רב-תכליתיות קידוד המכונה אפקט הנדנוד. זאת בשל העובדה שלמולקולות tRNA יש ספציפיות קשירה נמוכה יותר לנוקלאוטיד השלישי ברצף קודון mRNA בהשוואה לשני הנוקלאוטידים הראשונים.

חלק מהמחלות התורשתיות נובעות מפגמים בתרגום

תרגום הוא תהליך מורכב התלוי במגוון רחב של רכיבים תאיים. מוטציות המשפיעות על כל חלק בארגז הכלים המגוון הזה עלולות לגרום למחלות. לדוגמה, מחלת אגירת הברזל היפרפריטינמיה, הידועה גם בשם תסמונת קטרקט, נובעת ממוטציות באזור 5' הלא מתורגם של mRNA, אזור חשוב לגיוס חלבוני התחלת תרגום. מוטציות אלה גורמות לשיעורי תרגום גבוהים באופן חריג של חלבון הברזל פריטין, מה שגורם לו להצטבר בדם וברקמות של חולים מושפעים. כתוצאה מכך, עדשות העיניים הופכות מעוננות. מחלות אחרות קשורות למוטציות בגנים המקודדים tRNA ותת-היחידות הריבוזומליות. לדוגמה, מחלת מח העצם Diamond-Blackfan אנמיה נובעת מוטציות בגן RPS19, מרכיב של תת-היחידה הריבוזומלית הקטנה.