A síntese de proteínas é o processo celular de criação de proteínas. Suas fórmulas e as instruções sobre como fazê-las são codificadas no DNA. É útil consultar o processo em duas partes. A transcrição da síntese de proteínas copia o código do DNA. A tradução da síntese de proteínas corresponde ao código dos compostos químicos na célula, cuja combinação se torna uma proteína.
O ácido desoxirribonucléico (DNA), o modelo principal de um organismo individual, é estruturado como uma dupla hélice. Uma boa analogia é uma longa tira de zíper torcido. Existem dois filamentos feitos de açúcares e fosfatos de 5 carbonos. Colocá-los em ponte é um nucleotídeo emparelhado, como os dentes opostos de um zíper fechado. A adenina (A) combina com a timina (T), a citosina (C) emparelha com a guanina (G) e vice-versa.
A transcrição da síntese protéica começa no núcleo de uma célula, onde o DNA é “descompactado” por uma enzima chamada helicase, resultando em dois filamentos separados. Uma enzima crítica chamada RNA polimerase (RNAP) se liga a uma das cadeias para iniciar um processo chamado alongamento. Ele identifica o primeiro nucleotídeo na fita modelo do DNA e, ao fazer isso, atrai um nucleotídeo livre que deve ser emparelhado com ele. O RNAP então se move para o próximo nucleotídeo na cadeia de DNA e continua para o próximo e o próximo, até que uma cadeia de ácido ribonucleico (RNA) seja montada.
O RNA é uma única cadeia de nucleotídeos não emparelhados, capaz de manter sua integridade estrutural com a adição de moléculas de oxigênio. A cadeia de RNA que foi construída por seu agente de polimerase, alguns com mais de 2 milhões de nucleotídeos, é chamada de RNA mensageiro (mRNA). Em teoria, o mRNA pretende ser uma duplicata exata da fita simples não utilizada do DNA deixada para trás. Na prática, isso não é exato e também podem ocorrer erros de transcrição da síntese protéica.
O mRNA é, portanto, uma cadeia muito longa de apenas quatro nucleotídeos diferentes. Sua sequência é referida como uma transcrição. Um exemplo pode ser AAGCAUUGAC – quatro letras, talvez 2 milhões delas, em ordem aparentemente aleatória. É um pouco útil analogizar a vida do carbono como um biocomputador de 4 bits em escala muito grande. Digno de nota é que, no RNA, a timina é substituída por um nucleotídeo semelhante chamado uracil (U).
Como o próprio nome indica, o RNA mensageiro escapa do seu confinamento no núcleo da célula através dos poros ao longo da membrana nuclear. Uma vez dentro do citoplasma da célula, seu destino é entregar a transcrição da síntese protéica, copiada do DNA, para estruturas chamadas ribossomos. Os ribossomos são as fábricas de proteínas da célula e, aí, ocorre o segundo passo da síntese de proteínas.
A sequência codificada de nucleotídeos deve ser traduzida. Um ribossomo se liga ao mRNA e, no processo de leitura de suas seqüências, atrai fragmentos de RNA chamado RNA de transferência (tRNA), que encontraram e se ligaram a um aminoácido livre específico de sua curta sequência de nucleotídeos. Se houver correspondência, o tRNA e sua carga se ligam ao ribossomo. À medida que o ribossomo passa a ler a próxima sequência e a seguinte, em um processo também chamado de alongamento, resulta uma longa cadeia polipeptídica de aminoácidos.
As proteínas que diferenciam o tecido orgânico em forma e função são os chamados “blocos de construção da vida”. Eles, por sua vez, são construídos como uma cadeia de vários aminoácidos – a tradução do código do DNA como transcrito pelo RNA para a tarefa metabólica mais importante da célula hospedeira. Há, no entanto, um último passo restante para concluir a síntese protéica que frustra a compreensão científica. Em um processo chamado dobragem de proteínas, a longa cadeia de aminoácidos se curva, enrola, dá um nó e compacta sua estrutura única. Embora os supercomputadores tenham tido algum sucesso ao dobrar as fórmulas de proteínas em suas formas tridimensionais corretas, a maioria dos quebra-cabeças de proteínas foi resolvida intuitivamente por pessoas com um senso elevado de dimensões espaciais variáveis.