Proteinler vücutta kritik görevlere sahip büyük ve karmaşık moleküllerdir. Vücut savunmasından, hücrelerin yapısına, madde taşınmasından, vücuttaki kimyasal reaksiyonların düzenlenmesine, hormon üretiminden, vücuttaki tamir işlerine kadar pek çok farklı işlemde görev alırlar. Yani proteinler için "hayati fonksiyonları düzenleyen yapı taşlarıdır" diyebiliriz.

Tahminlere göre vücudumuzda 19.000 farklı protein bulunmaktadır. Bu proteinler aminoasit denilen moleküllerden oluşur. Vücudumuzdaki bütün proteinler sadece 20 farklı aminoasitten oluşmaktadır. Aşağıdaki resimde proteinleri oluşturan aminoasitleri görebilirsiniz.

Proteinlerin hangi aminoasitlerden oluşturulmaları gerektiği DNA'daki genetik bilgide yer alır. Genetik bilgi DNA zincirlerinde bulunan ve baz adı verilen Adenin, Timin, Guanin ve Sitozin moleküllerinin farklı şekilde sıralanması ile kodlanmıştır.

Tanımlar için ayrıntılı bilgiye DNA, Gen ve Kromozom Nedir? adlı makaleden ulaşabilirsiniz.

Protein Üretim Aşamaları

Vücut bir protein üretmek istediğinde ilk olarak hücre çekirdeğinde bulunan kromozomlardaki DNA zincirleri açığa çıkar. DNA zincirlerindeki bazların dizilimi üretilecek proteinin planına sahiptir.

DNA zincirindeki belirli baz dizilimleri, üretim planının DNA zincirinin neresinden başladığını ve neresinde sona erdiğini göstermektedir. Bu özel baz dizilimleri başlatıcı ve sonlandırıcı olarak isimlendirilmiştir. İlk olarak RNA Polimeraz adındaki enzim DNA zincirindeki başlatıcı baz dizisine tutunur. RNA Polimeraz, sarmal yapıdaki DNA zincirinin geçici olarak açılmasına ve çekirdekte serbest hareket eden bazların açılmış DNA zincirindeki bazlara göre biraraya gelmelerini sağlar.

Baz eşleşmeleri gelişigüzel değildir. Adenin bazının çifti Timin, Guanin bazının çifti de Sitozin'dir. Yani DNA zincirindeki Adenin'in karşısına çekirdekte serbest hareket eden Timin, Guanin'in karşısına da Sitozin gelmektedir. Çekirdekteki bazların DNA zincirindeki bazlara göre yanyana sıralanması ile mesajcı RNA (m-RNA) oluşturulur.

Oluşturulan m-RNA protein üretimi için henüz hazır değildir. Çünkü yapıda protein üretiminde kullanılmayan bazlar da yer almaktadır. Protein üretiminde kullanılmayan m-RNA kısımlarına intron, üretimde kullanılan m-RNA kısımlarına ekzon adı verilir. İntronlar splaysozom adındaki enzim ile m-RNA yapısından uzaklaştırılır. Böylece m-RNA protein üretimi için hazır hale getirilir.

Hazır hale getirilen m-RNA hücre çekirdeğinden sitoplazmaya geçer. m-RNA'yı oluşturan bazlar 3'lü gruplar halinde işlem görür. 3'lü baz gruplarına kodon denir. m-RNA'daki her kodon bir aminoasiti simgeler. Örneğin m-RNA'daki Adenin-Guanin-Adenin (AGA) veya Adenin-Guanin-Guanin (AGG) kodonları Arjinin aminoasitini simgelemektedir. Zincirde aminoasit kodonları yanında başlatıcı ve sonlandırıcı kodonlar da yer almaktadır.

Sitoplazmaya geçen m-RNA'ya Ribozom adı verilen organel, başlatıcı kodondan tutunur. Ribozom aminoasitlerin m-RNA'daki kodonlara göre biraraya geldiği yerdir. Aminoasitler sitoplazmadan taşıyıcı RNA'lar (t-RNA) tarafından taşınarak ribozoma getirilir. Kodonlardaki bazlar okunur ve uygun 3'lü baza sahip t-RNA'lar sıra sıra kodonlara bağlanır.

t-RNA'lar uygun kodonlara bağlanırken, m-RNA ribozom sayesinde hareket eder. Böylece t-RNA'lar taşıdıkları aminoasitleri bırakır. Bırakılan aminoasitler de kimyasal bağlar ile birbirlerine bağlanır. Son t-RNA, sonlandırıcı kodona bağlanıp aminoasitini bıraktığında, ribozom m-RNA'dan ayrılır. Böylece aminoasitlerden oluşan ve peptit zinciri adı verilen uzun moleküllü bir yapı oluşturulur. Peptit zinciri sitoplazmada kendine has 3 boyutlu şeklini oluşturarak protein elde edilir.

Bu sayede DNA'daki genetik bilgiye göre belirli aminoasitler bir araya gelerek istenen proteinler oluşturulur. Aminoasitlerin bir araya gelmesi düşünüldüğü gibi yavaş değildir. Bir ribozom dakikada 200 aminoasiti birbirine bağlayabilir. Buna rağmen DNA'dan proteinlere bütün işlemler yaklaşık olarak 50 dakikayı almaktadır. Süre uzun gibi gözükse de tahminlere göre insan vücudunda 37.2 trilyon hücre bulunur ve her hücrede gerçekleşen protein üretimi ile vücut için yeterli protein elde edilir.