Ribonukleinsäure (RNA) ist der Mechanismus, der von Zellen für die Proteinsynthese verwendet wird, daher sind RNA und Protein eng verwandt. Die Proteinbildung ist das Ergebnis eines Transkriptions- und Translationsprozesses, der von verschiedenen RNA-Typen durchgeführt wird, die als Transfer-RNA und Boten-RNA bezeichnet werden. Ohne RNA könnten Proteine nicht von einer Zelle gebildet werden, denn RNA verbindet die Aminosäuren, die Proteine bilden.
Bauanleitungen für die Konstruktion von Protein und RNA sind in der Desoxyribonukleinsäure (DNA) einer Zelle enthalten, einem großen Molekül in Form einer Doppelhelix, das sich im Zellkern befindet. Der eigentliche Proteinaufbau erfolgt nicht im Zellkern, sondern im Zytoplasma einer Zelle. Aufgrund der Größe eines DNA-Moleküls kann es nicht aus dem Kern in das Zytoplasma gelangen. Stattdessen existiert RNA, um eine Kopie der DNA-Anweisungen zu erstellen, die in das Zytoplasma ausgeführt werden müssen.
Die DNA-Doppelhelix wird mit Hilfe eines Enzyms entpackt, wobei eine Seite freigelegt wird, damit sie kopiert werden kann. Dies löst die Bildung eines Boten-RNA-Moleküls aus, das sich dann an die offene DNA anheftet und die Anweisungen zur Proteinbildung transkribiert. Die Boten-RNA, die die DNA-Anweisungen enthält, wandert dann aus dem Zellkern in das Zytoplasma. Dort zieht es ein Ribosom an, ein Zellbestandteil, der als Werkbank für RNA und Proteine fungiert.
Auf dem Ribosom ist die Boten-RNA so positioniert, dass sie sich mit einem Transfer-RNA-Molekül verbindet. Transfer-RNA ist der Schlüssel zum Translationsprozess, der RNA und Protein zusammenhält, da sie eine bestimmte Aminosäure anzieht, die auf der Nukleotidkette basiert, aus der sie besteht. Die Aminosäure wird oben an den Transfer-RNA-Strang angehängt.
Die Transfer-RNA verbindet sich mit ihrer gebundenen Aminosäure direkt mit der Boten-RNA am Ribosom. Dies geschieht mithilfe eines Satzes von drei Anticodons, die mit verwandten Codons auf der Messenger-RNA übereinstimmen, wodurch sichergestellt wird, dass das richtige RNA- und Proteinpaar erzeugt wird. Sobald die erste Transfer-RNA mit der Boten-RNA verbunden ist, wandert sie das Ribosom hinunter, um das nächste von drei Codons freizulegen. Dadurch kann die zweite Transfer-RNA mit ihrer eigenen gebundenen Aminosäure mit der Boten-RNA abgeglichen werden.
Nachdem mehr als eine Transfer-RNA mit der Boten-RNA verbunden ist, werden die beiden über jeder Transfer-RNA sitzenden Aminosäuren nebeneinander positioniert. Diese Aminosäuren werden dann durch eine Peptidbindung verbunden und die Transfer-RNA wird freigesetzt. Dieser Prozess setzt sich fort und erzeugt eine Kette von Aminosäuren, bis das Ribosom das Ende des Messenger-RNA-Strangs erreicht. Die resultierende Aminosäurekette ist ein Polypeptid. Beim Verlassen des Ribosoms faltet sich das Polypeptid in die Form eines Proteins.