Les étapes de la synthèse des protéines, le processus par lequel l’information génétique est convertie en protéines, sont la transcription, la traduction et, dans certains cas, la modification post-traductionnelle et le repliement des protéines. Les protéines sont des unités biologiques fonctionnelles composées de chaînes biochimiques repliées qui sont impliquées dans presque tous les processus chimiques qui se déroulent dans le corps, y compris la réponse immunitaire, la digestion et la croissance cellulaire. Ils jouent également un rôle structurel dans de nombreux organismes et sont responsables du maintien des formes et des positions de nombreuses cellules, tissus et organes. Différentes protéines doivent être produites dans des proportions correctes avec un timing correct, il est donc important que les étapes pour les synthétiser se déroulent de manière coordonnée et précise.
La transcription est la première des grandes étapes de la fabrication des protéines. Lors de la transcription, l’information génétique sous forme d’acide désoxyribonucléique double brin, ou ADN, est « lue » par un groupe de protéines qui créent un transcrit d’acide ribonucléique simple brin, ou ARN. Les protéines commencent et terminent le processus de transcription à des points spécifiques sur un brin d’ADN en fonction de l’information génétique codée dans le brin. Les points de départ et d’arrêt spécifiques déterminent l’identité de la protéine qui sera ensuite produite. Le brin d’ADN est préservé lors de la transcription, de sorte que de nombreux transcrits d’ARN peuvent être produits à partir d’un seul brin d’ADN.
La prochaine des étapes majeures de la synthèse des protéines est appelée traduction, c’est-à-dire lorsque la protéine elle-même est produite ; les autres étapes impliquent soit la production du transcrit qui contient des informations pour la protéine, soit la modification de la protéine après sa production. En traduction, le transcrit d’ARN est entouré de ribosome, ou « usine à protéines » qui « lit » les informations génétiques sur le transcrit pour produire une chaîne polypeptidique. Cette chaîne, avant repliement, est simplement une chaîne d’acides aminés. Soit spontanément, soit avec l’aide d’autres protéines, la chaîne d’acides aminés se replie ensuite et prend la structure tridimensionnelle à partir de laquelle les fonctions des protéines sont dérivées.
Bien que la protéine soit produite lors de la traduction, il existe parfois d’autres étapes nécessaires à la synthèse des protéines qui garantissent que la protéine est bien adaptée à son objectif final. Le repliement des protéines, par exemple, n’est généralement pas terminé tant que la traduction n’est pas terminée. De plus, dans certains cas, d’autres protéines effectuent des modifications chimiques sur l’unité nouvellement produite. Ces altérations tendent à modifier la structure tridimensionnelle de la protéine, altérant ainsi sa fonction. D’autres formes de modification post-traductionnelle peuvent également activer ou désactiver de manière réversible la protéine nouvellement produite.