Dal DNA alle Proteine:
Traduzione del Messaggio
Genetico
La traduzione
Dal linguaggio dei nucleotidi (DNA e RNA) a
quello degli amminoacidi (PROTEINE)
La considerazione iniziale è
che ci sono 4 basi azotate
e 20 amminoacidi
Se ogni base
codificasse per
1 amminoacido
avremmo 4
amminoacidi (41)
Se ogni coppia
di basi
codificasse per
1 amminoacido
avremmo 16
amminoacidi (42)
Se 3 basi
codificassero
per 1
amminoacido
avremmo 64
amminoacidi (43)
Il CODICE GENETICO e’:
letto a triplette. Ciascuna tripletta di nucleotidi,
chiamata codone, codifica per un amminoacido. Il codone
rappresenta l’unita’ di base del codice genetico.
pressoché universale escluse poche eccezioni i codoni
per gli amminoacidi sono identici in tutte le specie
esaminate.
degenerato perché più di un CODONE può codificare
per lo stesso amminoacido; soltanto la metionina ed il
triptofano hanno un solo codone. Degenerato non significa
impreciso.
La decifrazione del Codice
Estratto cellulare batterico
Esperimenti in vitro di Nirenberg 1961
+
+
UUU
UUU
UUU
Phe
Phe
Phe
AAA
AAA
AAA
Lys
Lys
Lys
+
CCC
CCC
CCC
Pro
+
GGG
GGG
GGG
Gly
mRNA sintetico
Pro
Gly
Polipetide
Seguirono poi esperimenti più complessi
Pro
Gly
IL SIGNIFICATO DELLA DEGENERAZIONE
La degenerazione è, in realtà, anche un sistema di difesa
dalle mutazioni puntiformi spontanee che se colpiscono la
terza base possono non alterare la sequenza aminoacidica
e quindi la conformazione tridimensionale e l'efficienza
della proteina.
GUU
CCU
GUC
CCC
VALINA
GUA
CCA
GUG
CCG
PROLINA
Il codice è universale?
In alcuni organismi o nei mitocondri alcuni codoni hanno significati diversi
Il codice è degenerato
Per quasi tutti gli amminoacidi esiste più di una tripletta che lo codifichi
Questa ridondanza del codice riduce la probabilità che una mutazione
nella sequenza nucleotidica porti a gravi cambiamenti nella proteina
Una mutazione in terza base generalmente non ha conseguenze
LA SINTESI PROTEICA
Peptidilico
Accettore
I
N
I
Z
I
O
Arriva l’mRNA sulla
Subunità minore del
ribosoma
In realtà, nei batteri, la sintesi proteica inizia con N-formilmetionina e non
con la metionina. Un enzima specifico formila la metionina dopo che essa è
stata legata al t-RNA.
Posizionamento della
subunità maggiore di
RNA
Avanzamento
dell’mRNA
Inserimento
amminoacido
corrispondente
Lettura della
seconda tripletta
Evidenzia la
posizione dei 2
amminoacidi
Posizionamento
dei 2 tRNA nei
rispettivi siti del
Ribosoma
I due amminoacidi
restano legati
Il tRNA lascia il
sito P e non ha più
l’amminoacido
Richiamo per il tRNA
corrispondente
Lettura di una
nuova tripletta
Posizionamento
degli amminoacidi
Appaiamento delle
basi ed inserimento
del tRNA
DISTACCO DELLA PROTEINA
Non viene richiamato
nessun tRNA nel Sito A
I siti A e P
sono vuoti
Le triplette di Stop sono 3:
UGA; UAA e UAG
Distacco del tRNA senza
amminoacido
DISTACCO DELLE 2 SUBUNITÀ DEL RIBOSOMA
Le amminoacil t-RNA sintetasi
Le amminoacil t-RNA sintetasi pur catalizzando tutte la
stessa reazione generale differiscono notevolmente nella
composizione in subunità e nel peso molecolare.
Le cellule devono avere per lo meno una amminoacil t-RNA
sintetasi per ciascuno dei 20 amminoacidi.
Nei procarioti esiste una sola AAS per ciascun amminoacido.
Specificità per un tRNA: esempio della GlnRS (classe I)
Monomero
I siti di contatto della sintetasi sul tRNA si
trovano sulla faccia più interna (concava) della L (stelo accettore,
stelo D). Ma non esistono regolarità su come i vari tRNA riconoscono le
loro rispettive sintetasi-> lo stelo dell’anticodone non partecipa sempre
al processo di riconoscimento
Interazione codone-anticodone
Durante la sintesi proteica
il tRNA appropriato viene
selezionato solo mediante
interazione codone-anticodone
-> il gruppo amminoacidico
non partecipa a questo processo
Presenza di Ala in peptidi nei punti
in cui è specificata una Cys