La traduzione genica, o sintesi delle proteine, è la seconda fase
dell’espressione genica, cioè il processo con il quale le informazioni
contenute nel dna vengono convertite in proteine. Attraverso il codice
genetico, cioè la relazione tra triplette di basi azotate dell’RNA e gli
amminoacidi di queste proteine entrano in gioco diversi tipi di RNA che
contribuiscono al compito del dna.
Nella traduzione sono coinvolti:
il ribosoma, composto da rRNA e proteine ribosomiali;
l'RNA messaggero (mRNA);
l'RNA transfer (tRNA), una corta catena di RNA (74-93 nucleotidi) che è
legata covalentemente ad un dato amminoacido, costituendo un
amminoacil-t-RNA;
le Amminoacil tRNA sintetasi, enzimi che catalizzano la formazione del
legame ad alta energia tra un dato amminoacido e l'RNA-transfer
corrispondente;
diverse altre proteine.
L'acido ribonucleico (RNA) è molto simile al DNA. Anch'esso è
una catena polipeptidica contenente quattro nucleotidi diversi. Le
molecole di RNA differiscono da quelle di DNA perché:
contengono lo zucchero ribosio (con un gruppo OH legato al
carbonio 2') anziché il deossiribosio (da qui il nome);
una delle basi, la timina, è sostituita dall'uracile (U). In questo
caso è l'uracile a legarsi all'adenina, mentre la guanina si lega
sempre alla citosina;
sono di solito a singolo filamento, anziché a filamento doppio.
Le molecole di RNA vengono sintetizzate attraverso un processo,
conosciuto come trascrizione del DNA, dove un filamento di DNA
viene ricopiato nel corrispondente filamento di RNA
Vi sono tre tipi di RNA comuni a tutti gli organismi cellulari:
mRNA (messaggero) che contiene l'informazione per la sintesi
delle proteine;
rRNA (RNA ribosomale), che entra nella struttura dei ribosomi;
tRNA (RNA transfer, o di trasporto) necessario per la traduzione
nei ribosomi.
I ribosomi sono i siti della sintesi proteica e
sono costituiti per un terzo da proteine e
per due terzi da RNA ribosomiale (rRNA).
Ogni ribosoma è formato da due subunità,
ciascuna con i suoi rRNA e le sue proteine
caratteristiche. La subunità più piccola ha
un sito di legame per l’RNA messaggero; la
subunità più grande ha due siti per gli RNA
di trasporto. L'esattezza della traduzione è
dovuta al lavoro di entrambe le subunità.
Ribosomi sul reticolo
endoplasmatico visti al
microscopio elettronico.
La traduzione si svolge in tre fasi: inizio, allungamento e terminazione, che
verranno illustrate nelle diapositive seguenti.
La prima fase, l’inizio, comincia quando la subunità ribosomiale più piccola si attacca al
filamento di mRNA presso l’estremità 5’, ponendo in evidenza il primo codone di questo
filamento. Poi, il primo tRNA si colloca in modo da appaiarsi con il codone d’inizio dell’mRNA.
Questo codone è in genere (5’) – AUG – (3’) ed è complementare all’anticodone (3’) – UAG –
(5’) del tRNA. Nei procarioti il tRNA che ha questo anticodone porta con se una forma
modificata dell’amminoacido metionina, nota come fMet. L’fMet sarà pertanto il primo
amminoacido della catena polipeptidica in via di formazione, ma in seguito, una volta che
questa si è completata, viene generalmente rimosso dal polipeptide. La combinazione fra la
sub unità ribosomiale più piccola, l’mRNA e il tRNA d’inizio è detta complesso d’inizio. Una
volta che questo si è formato, la sub unità ribosomiale più grossa si attacca a quella più
piccola e il tRNA d’inizio, con la sua fMet, va a occupare il sito P (peptide) della sub unità più
grossa, che è uno dei due siti di legame con il tRNA. L’energia necessaria per questa tappa,
che completa la fase iniziale viene fornita dall’idrolisi della guanosina trifosfato (GTP).
All’inizio della seconda fase, quella di allungamento, il secondo codone dell’mRNA si colloca di
fronte al sito A (amminoacile) nella sub unità più grossa. Un tRNA con un anticodone
complementare al secondo codone di mRNA si inserisce sulla molecola di mRNA e, con il suo
amminoacido va ad occupare il sito A del ribosoma. A questo punto, si forma un legame peptidico
tra i due amminoacidi, con l’attacco del primo (fMet) al secondo. Il primo tRNA viene liberato. Il
ribosoma si sposta in avanti di un codone lungo la catena di mRNA e di conseguenza il tRNA, al
quale ora sono attaccati fMet e il secondo amminoacido, passa dalla posizione A alla posizione
P; un terzo complesso amminoacido– tRNA, si sposta nella posizione A, adesso libera, di fronte
al terzo codone dell’mRNA, e l’operazione si ripete. Di volta in volta la posizione P alloggia il
tRNA recante la catena polipeptidica in formazione e la posizione A alloggia il tRNA con il nuovo
amminoacido che si dovrà aggiungere alla catena.
Verso l’estremità della sequenza della molecola di mRNA è presente uno, per esempio UAA, o più
di uno dei tre codoni che hanno la funzione di segnale di terminazione. Non esistono tRNA con
anticodoni corrispondenti a questi codoni e, di conseguenza, nel sito A, non entrerà alcun tRNA.
Quando si aggiunge a un codone di terminazione, la traduzione cessa. La catena polipeptidica è
rimossa e due sub unità ribosomiali si separano.
A mano a mano che, durante il processo di allungamento il ribosoma si sposta lungo la catena di
mRNA, la parte iniziale della molecola dell’mRNA rimane libera e un altro ribosoma può formare
con essa un complesso d’inizio. Un gruppo di ribosomi che legge la stessa molecola di mRNA è
detto polisoma o poliribosoma. I polisomi rendono possibile la rapida sintesi di copie multiple di un
polipeptide a partire dalle istruzioni trasportate da un’unica molecola di mRNA. La comprensione
dettagliata di questo preciso meccanismo di traduzione è stata una conquista straordinaria; ancora
più strabiliante è sapere che in questo preciso istante un processo simile si sta svolgendo
praticamente in tutte le cellule del nostro corpo.
Invito alla biologia – Quinta edizione di Helena Curtis, Sue Barnes – Ed. Zanichelli
http://www.wikipedia.org
http://www.ccs.k12.in.us/chsBS/Rott/images/dna7.jpg per l’immagine in copertina
Presentazione creata utilizzando Microsoft PowerPoint 2007