단백질은 오랜 진화를 통해 유지되어온 과정에 의해 mRNA 주형으로부터 합성됩니다. 모든 mRNA들은 5'에서 3'방향으로 읽히며 폴리펩타이드 사슬은 아미노기 말단에서 카르복시기 말단으로 합성됩니다. 각각의 아미노산은 거의 일반적인 유전자 암호에 따라서 코돈이라고 불리는 3개의 염기 배열에 의해서 표시됩니다. 번역 과정은 리보솜에서 일어나며 tRNA는 mRNA 주형과 단백질을 이루는 아미노산들 간의 중간체 역학을 합니다. 단백질 합성과정은 번역 과정에 필요한 많은 단백질들 이외에 세 가지 형태의 RNA 분자들(mRNa, tRNA, rRNA) 간의 상호작용을 필요로 합니다.
tRNA
번역 과정 중 각각의 20가지 아미노산들은 mRNA 주형에 있는 상응하는 코돈과 정렬하여야 합니다. 모든 세포는 이 과정의 연결체 역할을 하는 다양한 종류의 tRNA를 가지고 있습니다. 단백질 합성 시 공통적인 기능을 수행하는 역할로부터 짐작되듯이, tRNA들은 전체적으로 비슷한 구조입니다. 또한 tRNA는 트기적인 인식 부위를 가지고 있어 일치하는 아미노산과 결합한 후 mRNA에 있는 코돈과 정렬합니다.
tRNA들은 대략 70-80개의 뉴클레오타이드로 이루어져 있으며 내부 분자들 사이의 상보적인 염기쌍 결합들로 인해 특징적인 클로버잎모양을 하고 있습니다. tRNA의 매개체적 기능은 2개의 서로 떨어진 부위에 기인합니다. 모든 tRNA들은 3'말단 부위에 CCA배열을 가지고 있으며 각각의 아미노산들은 말단에 존재하는 아데노신의 리보오스와 공유적으로 결합됩니다. 이어서 mRNA들은 접힌 tRNA의 다른 끝부분에 존재하여 적당한 코돈과 상보적인 염기 결합을 하는 안티코돈 loop에 의해 인식됩니다.
리보솜
리보솜은 모든 원핵세포 및 진핵세포의 단백질 합성장소입니다. 세포 여액의 초원심분리를 통해 처음으로 확인된 리보솜은 보통 침강 속도에 따라서 분류됩니다. 즉 박테리아 리보솜은 70S이고 진핵세포는 약간 큰 80S입니다. 모든 원핵세포 및 진핵세포의 리보솜은 특징적인 단백질과 리보솜 RNA로 이루어진 2개의 부위로 되어 있습니다. 세포에 많은 리보솜들이 존재한다는 것은 세포대사에 단백질 합성이 매우 중요하다는 것을 의미합니다.
원핵세포 및 진핵세포의 리보솜은 세부적인데서는 차이가 있지만 전체적인 구조는 매우 비슷합니다. 대장균 리보솜의 작은 소단위(30S)는 16S 리보솜 RNA와 21개의 단백질들로 이루어진 반면 큰 소단위(50S)는 23S와 5S 리보솜 RNA 및 34개의 단백질들로 이루어져 있습니다. 각 리보솜은 1개의 리보솜과 1개의 단백질 비율로 되어있지만 50S 부위에 존재하는 한 단백질은 4개까지 존재합니다. 진핵세포의 리보솜은 원핵세포보다 더 크며 많은 종류의 단백질들로 이루어져 있습니다. 즉, 진핵세포의 작은 소단위(40S)는 18S 리보솜 RNA와 약 30종류의 단백질로 이루어져 있고 콘 소단위(60S)는 28S, 5.8S 및 5S 리보솜 RNA와 약 45종류의 단백질로 이루어져 있습니다.
리보솜은 RNA와 단백질 성분들의 자발적인 혼합에 의해 실험관 내에서 형성될 수 있습니다. 분리된 리보솜 단백질들과 리보솜RNA를 적당한 조건으로 섞어주면 기능을 지닌 리보솜을 형성한다는 것이 1968년에 증명되었습니다. 시험관 내에서 리보솜 조제 방법은 실제 진핵세포 내에서 리보솜 형성이 매우 복잡함에도 불구하고 리보솜의 각 단백질과 리보솜 RNA의 역할을 이해하는 데 큰 도움이 되었습니다.
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