Ақуыз синтезінің жасушалық процесі

Кіріспе

Жасушалық белок синтезі процесі

Биологияда трансляция – тірі жасушаларда РНК молекулаларын үлгі ретінде пайдаланып белоктардың өндірілуі процесі. Құралатын белок – аминқышқылдарының тізбегі. Бұл тізбек РНК-дағы нуклеотидтердің тізбегімен анықталады. Нуклеотидтер әрқашан үштен қарастырылады. Әрбір мұндай үштік белгілі бір аминқышқылын қосып, құралып келе жатқан белокке енгізіледі. Нуклеотидтік үштіктен аминқышқылға сәйкестік генетикалық код деп аталады. Трансляцияны рибосомалар деп аталатын ірі функционалдық РНК және белоктар кешені жүзеге асырады. Бұл процесс гендік экспрессия деп аталады. Трансляция кезінде хабаршы РНК (мРНК) ядродан тыс, рибосомада кодталып, белгілі бір аминқышқылдар тізбегі немесе полипептид түзіледі. Полипептид кейін белсенді белокке айналып, жасушада өзінің функцияларын орындайды. Рибосома комплементарлы трансферлік РНК (тРНК) антикодондық тізбектерінің мРНК кодондарымен байланысуын ынталандырып, кодтауды жеңілдетеді. тРНК-да белгілі бір аминқышқылдар болады, олар мРНК арқылы өтетін және рибосомамен "оқылған" кезде полипептидке біріктіріледі. Трансляция үш кезеңде өтеді:
Басталу: Рибосома мақсатты мРНК-ның айналасына жиналады. Бірінші тРНК бастапқы кодонға бекітіледі. Ұзарту: Кіші рибосомалық бөлімшесі (қоныстану) растаған соңғы тРНК аминқышқылын жеткізеді. Ол ірі рибосомалық бөлімшесіне жеткізіліп, алдыңғы қабылданған тРНК-ның бірімен байланысады (транспептидация). Содан кейін рибосома келесі мРНК кодонына жылжып, процесті жалғастырады (транслокация), аминқышқылдар тізбегін құрайды. Аяқталу: Тоқтату кодонына жеткенде рибосома полипептидті босатады. Рибосомалық кешен толығымен сақталып, келесі трансляцияланатын мРНК-ға көшеді. Прокариоттарда (бактериялар мен археяларда) трансляция цитозольде жүреді, онда рибосоманың ірі және кіші бөлімшелері мРНК-ға байланысады. Эукариоттарда трансляция цитоплазмада немесе эндоплазмалық тордың мембранасында, котрансляциялық транслокация процесі арқылы жүреді. Котрансляциялық транслокацияда бүкіл рибосома/мРНК кешені эрогендік эндоплазмалық тордың (ЭТ) сыртқы мембранасына байланысады, ал жаңа белок синтезделіп ЭТ-ге шығарылады; жаңадан құрылған полипептид болашақта көпіршіктер арқылы тасымалдануы және жасушадан тыс секреция үшін ЭТ-нің ішінде сақталуы мүмкін немесе бірден секрецияланады. Көптеген түрдегі транскрипцияланған РНК, мысалы, тРНК, рибосомалық РНК және шағын ядролық РНК, белоктерге трансляцияланбайды. Көптеген антибиотиктер трансляцияны тежеу арқылы әрекет етеді. Оларға анисомицин, циклогексимид, хлорамфеникол, тетрациклин, стрептомицин, эритромицин және пуромицин жатады. Прокариоттық рибосомалардың құрылымы эукариоттық рибосомалардан өзгеше болғандықтан, антибиотиктер бактериялық инфекцияларды эукариоттық жаңа иесінің жасушаларына зиян келтірмейтіндей етіп таңдап әрекет ете алады.

In biology, translation is the process in living cells in which proteins are produced using RNA molecules as templates. The generated protein is a sequence of amino acids. This sequence is determined by the sequence of nucleotides in the RNA. The nucleotides are considered three at a time. Each such triple results in addition of one specific amino acid to the protein being generated. The matching from nucleotide triple to amino acid is called the genetic code. The translation is performed by a large complex of functional RNA and proteins called ribosomes. The entire process is called gene expression. In translation, messenger RNA (mRNA) is decoded in a ribosome, outside the nucleus, to produce a specific amino acid chain, or polypeptide. The polypeptide later folds into an active protein and performs its functions in the cell. The ribosome facilitates decoding by inducing the binding of complementary transfer RNA (tRNA) anticodon sequences to mRNA codons. The tRNAs carry specific amino acids that are chained together into a polypeptide as the mRNA passes through and is "read" by the ribosome. Translation proceeds in three phases:
Initiation: The ribosome assembles around the target mRNA. The first tRNA is attached at the start codon. Elongation: The last tRNA validated by the small ribosomal subunit (accommodation) transfers the amino acid. It carries to the large ribosomal subunit which binds it to the one of the preceding admitted tRNA (transpeptidation). The ribosome then moves to the next mRNA codon to continue the process (translocation), creating an amino acid chain. Termination: When a stop codon is reached, the ribosome releases the polypeptide. The ribosomal complex remains intact and moves on to the next mRNA to be translated. In prokaryotes (bacteria and archaea), translation occurs in the cytosol, where the large and small subunits of the ribosome bind to the mRNA. In eukaryotes, translation occurs in the cytoplasm or across the membrane of the endoplasmic reticulum in a process called co translational translocation. In co translational translocation, the entire ribosome/mRNA complex binds to the outer membrane of the rough endoplasmic reticulum (ER), and the new protein is synthesized and released into the ER; the newly created polypeptide can be stored inside the ER for future vesicle transport and secretion outside the cell, or immediately secreted. Many types of transcribed RNA, such as tRNA, ribosomal RNA, and small nuclear RNA, do not undergo a translation into proteins. Several antibiotics act by inhibiting translation. These include anisomycin, cycloheximide, chloramphenicol, tetracycline, streptomycin, erythromycin, and puromycin. Prokaryotic ribosomes have a different structure from that of eukaryotic ribosomes, and thus antibiotics can specifically target bacterial infections without any harm to a eukaryotic host's cells.

Негізгі механизмдер

Белок өндірудің негізгі процесі – бір мезгілде бір аминқышқылының белоктың соңына қосылуы. Бұл операцияны рибосома орындайды. Рибосома екі кішігірім бөлімшеден – кішкентай және үлкен бөлімшеден тұрады. Бұл бөлімшелер мРНҚ-ның белокқа аударылуы алдында бірігіп, аударма жүргізілетін және полипептид өндірілетін орынды қамтамасыз етеді. Қосылатын аминқышқылының түрін таңдауды мессенджер РНК (мРНҚ) молекуласы анықтайды. Әрбір қосылған аминқышқылы мРНҚ-ның үш нуклеотидтік тізбегіне сәйкес келеді. Әрбір мұндай үштік үшін тиісті аминқышқылы қабылданады. Тізбекке қосылатын аминқышқылдары мРНҚ-дағы тізбектелген нуклеотидтік үштіктерге сәйкес келеді. Осылайша, шаблондық мРНҚ тізбегіндегі нуклеотидтердің реті, қалыптасқан аминқышқылы тізбегіндегі аминқышқылдарының реттілігін анықтайды. Аминқышқылының қосылуы пептидтің C-терминалында жүзеге асады, сондықтан аударма аминнен карбоксилге қарай бағытталған деп есептеледі. мРНҚ хромосомалардан рибосомаларға рибонуклеотидтік тізбек түрінде кодталған генетикалық ақпаратты тасымалдайды. Рибонуклеотидтер кодон деп аталатын нуклеотидтік үштіктердің тізбектерінде аудармалық машинамен "оқылады". Әрбір үштік белгілі бір аминқышқылының кодын береді. Рибосома молекулалары бұл кодты белгілі бір аминқышқылдар тізбегіне аударады. Рибосома – рибосомалық РНК (рРНК) және белоктарды қамтитын көпбөлімшелі құрылым. Бұл – аминқышқылдардың белокқа жиналатын "фабрикасы". Трансферлік РНК (тРНК) – аминқышқылдарды рибосомаға тасымалдайтын кішкентай кодтамайтын РНК тізбектері (74–93 нуклеотид). тРНК гендерінің жиынтығы түрлер арасында кеңінен өзгереді, кейбір бактерияларда 20 мен 30 ген болса, күрделі эукариоттарда мыңдаған болуы мүмкін. тРНК-да аминқышқылын бекіту орны және антикодон деп аталатын орын бар. Антикодон – олардың жүктелген аминқышқылына кодталатын мРНҚ үштігіне толықтай келетін РНК үштігі. Аминоацил-тРНК синтетазалары (ферменттер) белгілі бір тРНК мен олардың антикодондық тізбектері талап ететін аминқышқылдары арасындағы байланысты катализдейді. Бұл реакцияның нәтижесі – аминоацил тРНК. Аминқышқылының карбоксил тобы тРНК-ның 3' ОН тобымен эфирлік байланыс арқылы қосылады. тРНК-ның өзіне аминқышқылы қосылғанда, ол "зарядталған" деп аталады. Бактерияларда бұл аминоацил тРНК EF Tu арқылы рибосомаға жеткізіледі, онда мРНҚ кодондары қосымша базалық жұптасу арқылы белгілі бір тРНК антикодондарымен сәйкестендіріледі. Аминоацил-тРНК синтетазалары тРНК-ны дұрыс емес аминқышқылдарымен жұптастырса, қате зарядталған аминоацил тРНК пайда болады, бұл белоктағы тиісті позицияда қате аминқышқылдарға әкелуі мүмкін. Генетикалық кодтың бұл "қате аудармасы" көптеген организмдерде табиғи түрде төмен деңгейде болады, бірақ кейбір жасушалық орталар жасушаның пайдасына рұқсат етілген мРНҚ декодилеуінің артуына себеп болады. Рибосоманың тРНК үшін екі байланыс орны бар: аминоацилдік сайт (қысқартылған A) және пептидильдік сайт/шығу орны (қысқартылған P/E). мРНҚ-ға қатысты үш сайт 5'–3' E P A бағытында орналасқан, өйткені рибосомалар мРНҚ-ның 3' ұшына қарай қозғалады. А сайты кіріс тРНК-ны мРНҚ-дағы толықтай келетін кодонмен байланыстырады. P/E сайты өсіп келе жатқан полипептидтік тізбекті ұстап тұратын тРНК-ны ұстайды. Аминоацил тРНК бастапқыда мРНҚ-дағы сәйкес кодонына байланса, ол А сайтында болады. Содан кейін А сайтындағы тРНК-ның аминқышқылы мен P/E сайтындағы зарядталған тРНК-ның аминқышқылы арасында пептидтік байланыс пайда болады. Өсіп келе жатқан полипептидтік тізбек А сайтындағы тРНК-ға көшіріледі. Транслокация жүзеге асады, тРНК P/E сайтына жылжып, енді аминқышқылы жоқ болады; А сайтында болған, енді полипептидтік тізбегімен зарядталған тРНК P/E сайтына жылжып, зарядталмаған тРНК кетеді, ал басқа аминоацил тРНК процесті қайталау үшін А сайтына кіреді. Жаңа аминқышқылы тізбекке қосылғаннан кейін және тРНК рибосомадан цитозолға шығарылғаннан кейін, транслоказаға байланған GTP-нің гидролизімен қамтамасыз етілген энергия EF G (бактерияларда) және a/eEF 2 (эукариоттар мен археяларда) рибосоманы бір кодонға 3' бағытында жылжытады. Белок аудармасы үшін қажетті энергия өте көп. n аминқышқылынан тұратын белок үшін оны аудару үшін қажетті жоғары энергиялы фосфат байланыстарының саны 4n+1-ге тең. Аударма жылдамдығы әр түрлі; ол прокариоттық жасушаларда (секундына 17–21 аминқышқыл қалдығына дейін) эукариоттық жасушаларға қарағанда (секундына 6–9 аминқышқыл қалдығына дейін) айтарлықтай жоғары.

The basic process of protein production is the addition of one amino acid at a time to the end of a protein. This operation is performed by a ribosome. A ribosome is made up of two subunits, a small subunit, and a large subunit. These subunits come together before the translation of mRNA into a protein to provide a location for translation to be carried out and a polypeptide to be produced. The choice of amino acid type to add is determined by a messenger RNA (mRNA) molecule. Each amino acid added is matched to a three nucleotide subsequence of the mRNA. For each such triplet possible, the corresponding amino acid is accepted. The successive amino acids added to the chain are matched to successive nucleotide triplets in the mRNA. In this way, the sequence of nucleotides in the template mRNA chain determines the sequence of amino acids in the generated amino acid chain. The addition of an amino acid occurs at the C terminus of the peptide; thus, translation is said to be amine to carboxyl directed. The mRNA carries genetic information encoded as a ribonucleotide sequence from the chromosomes to the ribosomes. The ribonucleotides are "read" by translational machinery in a sequence of nucleotide triplets called codons. Each of those triplets codes for a specific amino acid. The ribosome molecules translate this code to a specific sequence of amino acids. The ribosome is a multisubunit structure containing ribosomal RNA (rRNA) and proteins. It is the "factory" where amino acids are assembled into proteins. Transfer RNAs (tRNAs) are small noncoding RNA chains (74–93 nucleotides) that transport amino acids to the ribosome. The repertoire of tRNA genes varies widely between species, with some bacteria having between 20 and 30 genes while complex eukaryotes could have thousands. tRNAs have a site for amino acid attachment, and a site called an anticodon. The anticodon is an RNA triplet complementary to the mRNA triplet that codes for their cargo amino acid. Aminoacyl tRNA synthetases (enzymes) catalyze the bonding between specific tRNAs and the amino acids that their anticodon sequences call for. The product of this reaction is an aminoacyl tRNA. The amino acid is joined by its carboxyl group to the 3' OH of the tRNA by an ester bond. When the tRNA has an amino acid linked to it, the tRNA is termed "charged". In bacteria, this aminoacyl tRNA is carried to the ribosome by EF Tu, where mRNA codons are matched through complementary base pairing to specific tRNA anticodons. Aminoacyl tRNA synthetases that mispair tRNAs with the wrong amino acids can produce mischarged aminoacyl tRNAs, which can result in inappropriate amino acids at the respective position in the protein. This "mistranslation" of the genetic code naturally occurs at low levels in most organisms, but certain cellular environments cause an increase in permissive mRNA decoding, sometimes to the benefit of the cell. The ribosome has two binding sites for tRNA. They are the aminoacyl site (abbreviated A), and the peptidyl site/ exit site (abbreviated P/E). Concerning the mRNA, the three sites are oriented 5' to 3' E P A, because ribosomes move toward the 3' end of mRNA. The A site binds the incoming tRNA with the complementary codon on the mRNA. The P/E site holds the tRNA with the growing polypeptide chain. When an aminoacyl tRNA initially binds to its corresponding codon on the mRNA, it is in the A site. Then, a peptide bond forms between the amino acid of the tRNA in the A site and the amino acid of the charged tRNA in the P/E site. The growing polypeptide chain is transferred to the tRNA in the A site. Translocation occurs, moving the tRNA to the P/E site, now without an amino acid; the tRNA that was in the A site, now charged with the polypeptide chain, is moved to the P/E site and the uncharged tRNA leaves, and another aminoacyl tRNA enters the A site to repeat the process. After the new amino acid is added to the chain, and after the tRNA is released out of the ribosome and into the cytosol, the energy provided by the hydrolysis of a GTP bound to the translocase EF G (in bacteria) and a/eEF 2 (in eukaryotes and archaea) moves the ribosome down one codon towards the 3' end. The energy required for translation of proteins is significant. For a protein containing n amino acids, the number of high energy phosphate bonds required to translate it is 4n 1. The rate of translation varies; it is significantly higher in prokaryotic cells (up to 17–21 amino acid residues per second) than in eukaryotic cells (up to 6–9 amino acid residues per second).

Аударманы бастау және аяқтау

Бастау кезеңі – инициация факторларының (IF) көмегімен рибосоманың кіші бірлігінің мРНК-ның 5' ұшына байлануын қамтиды. Бактерияларда және археялардың аз бөлігінде ақуыз синтезін бастау үшін мРНК-дағы пуринге бай бастау тізбегін тану қажет, бұл тізбек Шайн-Дальгарно тізбегі деп аталады. Шайн-Дальгарно тізбегі 30S рибосомалық кіші бірліктің 16S рРНК бөлігінің 3' ұшындағы пиримидинге бай толықтыратын тізбекпен байланысады. Бұл толықтыратын тізбектердің байланысуы 30S рибосомалық кіші бірліктің мРНК-мен байланысуын қамтамасыз етеді және бастау кодоны P-сайтының 30S бөлігінде дұрыс орналасуын қамтамасыз етеді. мРНК және 30S суббұтағы дұрыс байланысқаннан кейін, инициаторлық фактор инициаторлық тРНК-аминоқышқыл кешенін, fMet-тРНК, 30S P-сайтына жеткізеді. 50S суббұтағы 30S суббұтағына қосылып, белсенді 70S рибосомасын құрғаннан кейін бастау кезеңі аяқталады. Полипептидтің тоқтауы рибосоманың А-сайтында мРНК-дағы тоқтату кодонының (UAA, UAG немесе UGA) пайда болуымен жүзеге асады, нәтижесінде ақуыздың бастапқы құрылымы қалыптасады. тРНК әдетте тоқтату кодондарын тануға немесе байланыстыруға қабілетсіз. Оның орнына, тоқтату кодоны босату факторының ақуызын (RF1 және RF2) байланыстырады, ол полипептидтік тізбектің пептидилтрансфераза орталығынан гидролизі арқылы толық рибосома/мРНК кешенінің ыдырауына себеп болады. Дәрі-дәрмектер немесе мРНК-дағы ерекше тізбектік мотивтер рибосома құрылымын өзгертіп, босату факторларының орнына жақын туысқан тРНК-лардың тоқтату кодонына байланысуына әкелуі мүмкін. Мұндай «трансляциялық оқу» жағдайында, рибосома келесі тоқтату кодонына кездескенше трансляция жалғасады.

Аудармадағы қателер

Рибосомалар әдетте дәл және процестік машиналар деп есептелгенімен, аударма процесі қателіктерге ұшырайды, олар қателіс протеиндердің синтезіне немесе тРНК қате кодонға қосылғандықтан немесе тРНК қате аминқышқылына қосылғандықтан аударманың уақтылы тоқтауына алып келуі мүмкін. Протеин синтезіндегі қателік деңгейі эксперименттік жағдайларға байланысты 10⁵-тен 10³-ке дейін дұрыс емес енгізілген аминқышқылына шамамен бағаланады. Ал, аударманың уақтылы тоқтауының жиілігі аудармаланған кодонға шамамен 10⁻⁴ оқиғаға тең деп бағаланады.

Реттеу

Трансляция процесі эукариоттық және прокариоттық организмдерде қатаң реттеледі. Трансляцияны реттеу жасушаның метаболизмі мен көбею жағдайымен тығыз байланысты ақуыз синтезінің жалпы қарқынына әсер етуі мүмкін. Бұл күрделі процесті тереңірек зерттеу үшін ғалымдар рибосомалық профильдеу деп аталатын әдіс қолданады. Бұл әдіс зерттеушілерге транслатоманың «сәтке түсірілімін» жасауға, яғни рибосомалардың белгілі бір уақытта мРНК-ның қандай бөліктерін ақуыздарға аударып жатқанын анықтауға мүмкіндік береді. Рибосомалық профильдеу аударма динамикасы туралы құнды мәліметтер береді, ген тізбектері, мРНК құрылымы және аудармалық реттеу арасындағы күрделі өзара әрекеттестікті ашады. Мысалы, осы әдісті пайдаланатын зерттеулер генетикалық айырмашылықтар мен олардың мРНК ретіндегі келесі экспрессиясы РНК-ға тән жолмен аударма қарқынына да әсер ететінін көрсетті. Бұл тұжырымдаманы дамыта отырып, соңғы жаңалық – бір жасушалық рибосомалық профильдеу, бұл әдіс жеке жасушалар деңгейінде аударма процесін зерттеуге мүмкіндік береді. Бұл ерекше маңызды, себебі тіпті бір типтегі жасушалардың өзі ақуыз синтезінде айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетуі мүмкін. Бір жасушалық рибосомалық профильдеу жасушалардың гетерогенді табиғатын түсінуге көмектеседі, соның нәтижесінде аудармалық реттеу жасуша мінез-құлқына, метаболикалық жағдайына және түрлі стимулдарға немесе жағдайларға жауап беруіне қалай әсер ететінін толыққанды түсінуге болады.

Клиникалық маңызы

Трансляциялық бақылау қатерлі ісік ауруының дамуы мен тірі қалуы үшін маңызды. Қатерлі ісік жасушалары ген экспрессиясының аударма фазасын жиі реттеуі керек, бірақ транскрипция сияқты кезеңдерге қарағанда аударма неге таңдалатыны толыққанды түсініксіз. Қатерлі ісік жасушаларында көбінесе генетикалық түрленген аударма факторлары болғанымен, қатерлі ісік жасушаларының бар аударма факторларының деңгейін өзгертуі жиірек кездеседі. RAS–MAPK, PI3K/AKT/mTOR, MYC және WNT–β катенин жолдары сияқты бірнеше маңызды онкогендік сигналдық жолдар геномды аударма арқылы қайта бағдарлайды. Қатерлі ісік жасушалары клеткалық стресске бейімделу үшін де аударманы басқарады. Стресс кезінде жасуша стресті азайтатын және тірі қалуға көмектесетін мРНК-ларды аударады. Мысалы, әртүрлі қатерлі ісіктердегі AMPK экспрессиясы; оның белсендірілуі каскадты іске қосып, тамақтандырудың жетіспеуінен туындаған апоптозды (бағдарламаланған жасуша өлімі) болдырмауға мүмкіндік береді. Болашақтағы қатерлі ісік емдері қатерлі ісіктің салдарына қарсы күресу үшін жасушаның аударма машиналарын бұзуды қамтуы мүмкін, немесе аударманың стохастикалық аспектілерін ескере отырып, компьютерлік модельдеулерді пайдалануы мүмкін. Соңғы төрт онжылдықта ақуыз синтезінің көптеген химиялық кинетикаға негізделген модельдері жасалып, талданды. Химиялық кинетикадан басқа, ақуыз синтезінің не оның кейбір сатыларының егжей-тегжейлі кинетикасын модельдеу үшін толығымен асимметриялық қарапайым шығарып тастау процесі, ықтималдық бульдік желілер, Петри желілері және макс плюс алгебра сияқты әртүрлі модельдеу формализмдері қолданылды. "Пайдалы модельдер қарапайым және кеңейтіледі" деген қағидаға сәйкес, барлық сегіз "элементарлық" процестерді ескеретін ақуыз синтезінің негізгі моделі жасалды. Ең қарапайым модель M0 реакцияның кинетикалық механизмімен көрсетілген (M0 суреті). Ол 40S, 60S және бастау факторларының (IF) байланысын қамтитын деңгейде жалпыландырылды (M1 суреті). Одан әрі микроРНК-ның ақуыз синтезіне тигізетін әсерін қосу үшін кеңейтілді. Бұл иерархиядағы модельдердің көпшілігі аналитикалық түрде шешіледі. Бұл шешімдер синтездің әртүрлі спецификалық механизмдерінің "кинетикалық іздерін" алу үшін пайдаланылды.

Translational control is critical for the development and survival of cancer. Cancer cells must frequently regulate the translation phase of gene expression, though it is not fully understood why translation is targeted over steps like transcription. While cancer cells often have genetically altered translation factors, it is much more common for cancer cells to modify the levels of existing translation factors. Several major oncogenic signaling pathways, including the RAS–MAPK, PI3K/AKT/mTOR, MYC, and WNT–β catenin pathways, ultimately reprogram the genome via translation. Cancer cells also control translation to adapt to cellular stress. During stress, the cell translates mRNAs that can mitigate the stress and promote survival. An example of this is the expression of AMPK in various cancers; its activation triggers a cascade that can ultimately allow the cancer to escape apoptosis (programmed cell death) triggered by nutrition deprivation. Future cancer therapies may involve disrupting the translation machinery of the cell to counter the downstream effects of cancer. or others taking into account stochastic aspects of translation and using computer simulations. Many chemical kinetics based models of protein synthesis have been developed and analyzed in the last four decades. Beyond chemical kinetics, various modeling formalisms such as Totally Asymmetric Simple Exclusion Process, Probabilistic Boolean Networks, Petri Nets and max plus algebra have been applied to model the detailed kinetics of protein synthesis or some of its stages. A basic model of protein synthesis that takes into account all eight 'elementary' processes has been developed, following the paradigm that "useful models are simple and extendable". The simplest model M0 is represented by the reaction kinetic mechanism (Figure M0). It was generalised to include 40S, 60S and initiation factors (IF) binding (Figure M1'). It was extended further to include effect of microRNA on protein synthesis. Most of models in this hierarchy can be solved analytically. These solutions were used to extract 'kinetic signatures' of different specific mechanisms of synthesis regulation.