Vertaling is de laatste stap in de realisatie van genetische informatie. Transfer RNA (tRNA) vertaalt in dit proces strengen van boodschapper-RNA (mRNA) in eiwitsequenties. Fouten in deze vertaling worden ook wel mutaties genoemd.
Wat is vertaling?
Vertaling is het proces waarbij de genetische code wordt omgezet in ketens van eiwitten Tijdens de vertaling wordt het mRNA gelezen. Het lezen resulteert in de synthese van eiwitten Tijdens de vertaling wordt de genetische code omgezet in ketens van eiwitten De substap voor vertaling wordt ook wel transcriptie genoemd. Tijdens deze transcriptie wordt een enkelstrengs DNA-transcript gemaakt. Dit transcript correspondeert met een DNA-subsectie, elk behorend tot één gen De transcriptie wordt uitgevoerd door het enzym RNA-polymerase. Het eindproduct van de transcriptie is het zogenaamde mRNA. Tijdens de daaropvolgende vertaling wordt dit mRNA uitgelezen. Het aflezen resulteert in de synthese van eiwitten. Aan het einde van de translatie is het mRNA dus vertaald in eiwitketens. De vertaling vindt plaats in het ribosoom van een cel, dus in het celorganel. Het is de laatste realisatiestap voor genetische informatie. In dit proces komt mRNA uit de kern naar het cytoplasma en dringt zichzelf erin ribosomen.
Functie en taak
Vertaling dient om een mRNA-sequentie te vertalen in een eiwitsequentie. Elke mRNA-streng bestaat uit een ketting van bases. De bases zijn aanwezig in drielingen, dat wil zeggen, elk drie opeenvolgende delen. Elk basistriplet van het mRNA codeert voor een specifiek aminozuur en wordt ook wel een codon genoemd. In mRNA zijn er startcodons, normcodons en stopcodons. Het startcodon bestaat uit de bases adenine, guanine en uracil. Er zijn drie verschillende stopcodons, die worden afgekort als UGA, UAG en UAA. Dienovereenkomstig bestaan ze ook uit uracil, guanine en adenine, maar in een andere volgorde. Een vertaling begint altijd bij het startcodon en eindigt altijd bij een stopcodon. De normcodons zijn de rest van de basistripletten. Ze coderen elk voor een specifiek aminozuur. Het startcodon AUG codeert voor methionine De drie stopcodons zijn uitsluitend bedoeld om de vertaling te beëindigen en coderen daarom niet voor aminozuren In de volgende stap van de vertaling worden belangrijke taken toegewezen aan het transfer-RNA. Dit tRNA is kort RNA dat het juiste transporteert aminozuren naar het overeenkomstige codon op het mRNA. tRNA moleculen zijn geladen met aminozuren, enzymen en eiwitten. Ze helpen het ribosoom het mRNA te vertalen in eiwitsequenties. De constructie van eiwitsequenties vindt plaats met behulp van hun kleinste componenten, namelijk amino zuren Wanneer het tRNA het mRNA naar een specifiek ribosoom heeft getransporteerd, bindt het het amino zuren aan andere aminozuren en vormt op deze manier peptideketens. tRNA heeft altijd meerdere armen. Een aminozuur bindt zich aan één van de armen tegelijk. Daar tegenover staat het complementaire anticodon, dat elk tot het mRNA-basiscodon behoort. In methionineHet tRNA heeft bijvoorbeeld de anticodon-UAC. Dit anticodon past niet bij elk basistriplet, maar alleen bij het AUG-codon. Op deze manier codeert de basesequentie AUG in het mRNA voor het aminozuur methionine Elk van de amino zuren hangt af van een specifiek tRNA. Anders kan het niet worden overgedragen naar het overeenkomstige codon van het mRNA. Welk tRNA verantwoordelijk is voor welk aminozuur wordt bepaald door zijn anticodon. In het ribosoom hecht een eerste tRNA zich aan het mRNA bij het startcodon. Naast dit eerste tRNA wordt er een tweede toegevoegd met een specifiek aminozuur. De koppeling van de nu aangrenzende aminozuren wordt gerealiseerd door een peptidebinding. Het eerste tRNA verlaat zijn aminozuur aan het armuiteinde van het tweede en verlaat het ribosoom. Er zijn nu twee aminozuren op het tweede tRNA. Als het eerste tRNA het ribosoom weer heeft verlaten, hecht zich een derde tRNA met zijn speciale aminozuur aan het mRNA. Het proces gaat op deze manier door zolang er geen basistriplet met een stopcodon verschijnt. Zodra een stopcodon verschijnt, wordt de peptideketen losgemaakt. Het proces kan niet doorgaan omdat er geen bijbehorend tRNA voor stopcodons is.
Ziekten en aandoeningen
Bij onjuiste realisatie van genetische informatie kunnen ziekten ontstaan. Mutaties treden dus soms op tijdens het vertalen. Puntmutaties zijn spontane of geïnduceerde veranderingen in het genetisch materiaal die slechts één nucleïnezuurbasis beïnvloeden. Sommige puntmutaties blijven onbeduidend. Dit is het geval wanneer een aminozuur kan worden gecodeerd door verschillende codons. Dit kan resulteren in identieke eiwitten. Als aan de andere kant de ene basis van het mRNA wordt vervangen door een andere, worden puntmutaties ook wel substituties genoemd. Dit resulteert in de insertie van een ander aminozuur in een coderend gebied. Op deze manier wordt een veranderd eiwit gevormd, dat mogelijk zijn functie niet meer kan uitoefenen. Sikkelcel bloedarmoede is een voorbeeld van een dergelijke mutatie tijdens vertaling. Dit fenomeen is een erfelijke ziekte van rood bloed cellen. Chronisch bloedarmoede treedt in. Als gevolg hiervan treedt orgaanschade op als gevolg van zuurstof tekort. Een mRNA-streng kan echter ook tijdens translatie worden verschoven. Als het leeskader wordt verschoven, verliest de streng zijn werkelijke betekenis en oorspronkelijke functie. In deze context komen vaak verwijderingen voor. Dit betekent dat bases verloren gaan. Mogelijk treedt er ook een insertie op en worden er bases toegevoegd. Deleties en inserties zijn meestal ernstiger dan substituties en kunnen leiden tot ernstige misvormingen of fysieke disfunctie.
