Nukleinsyra- och proteinsyntes är sammankopplade genom en serie steg som sker inom biologiska celler. Den genetiska informationen från en levande organism, som kodas i dess deoxiribonukleinsyra (DNA), uttrycks genom syntes av proteiner. Interaktionerna mellan nukleinsyra och proteinsyntes kan delas upp i två processer: transkription, där informationen i DNA transkriberas till en ribonukleinsyra-mall (RNA), och translation, där RNA-mallen används för att bilda ett protein.
En DNA-molekyl består av två långa kedjor av subenheter som kallas nukleotider, som är bundna till varandra för att bilda den karakteristiska dubbelspiralformen. Varje nukleotid innehåller en molekylär komponent känd som en nukleobas, av vilka det finns fyra typer: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) och tymin (T). I RNA ersätts tymin med uracil (U). Organismens genetiska information lagras i upprepade mönster av dessa fyra baser. Varje nukleobas bildar ett baspar med en komplementär nukleobas på den motsatta strängen – adenin binder med tymin eller uracil, och guanin binder till cytosin.
Under transkription, det första steget i att koppla samman nukleinsyra- och proteinsyntes, delar enzymer upp DNA:t i dess två beståndsdelar. En molekyl av budbärar-RNA (mRNA) sätts sedan ihop från den exponerade DNA-mallen. MRNA bildas av enzymer som binder komplementära nukleobaser till de i DNA:t och skapar en kopia av informationen i en kedja av nukleotider. Denna kedja frigörs sedan från DNA:t och bildar en enkelsträngad mRNA-molekyl.
Transkription sker i cellens kärna, men nästa steg, translation, sker i cytoplasman – specifikt på platsen för organeller som kallas ribosomer. MRNA flyttar till ribosomen och avkodas i uppsättningar av tre-nukleotidkodon. Varje kodon i mRNA motsvarar ett komplementärt antikodon som bärs av en transfer RNA (tRNA) molekyl. Till exempel motsvarar mRNA-kodonet med baserna GAU tRNA-antikodonet CUA.
Varje tRNA-molekyl består av nukleotidtripletten fäst till en specifik aminosyra. När tRNA binder till mRNA-strängen länkas aminosyrorna de bär samman och bildar en polypeptidkedja. Så småningom avslutas translationen och polypeptidkedjan fullbordas och bildar ett protein.
Transkription och translation länkar nukleinsyra- och proteinsyntes på flera sätt. Informationen i mRNA styr sekvensen av aminosyror i polypeptidkedjan och bestämmer alltså vilket protein som bildas. MRNA är konstruerat från den ursprungliga DNA-sekvensen. TRNA, en annan nukleinsyra, spelar också en viktig roll i konstruktionen av polypeptidkedjan. På dessa sätt är nukleinsyra- och proteinsyntes biologiska begrepp som är intrikat sammankopplade.