TRADUZIONE
LA TRADUZIONE E’ QUEL PROCESSO ATTRAVERSO CUI SI PASSA
DAL LINGUAGGIO RIBONUCLEOTIDICO DELL’RNA A QUELLO
AMINOACIDICO DELLE PROTEINE.
IL CODICE GENETICO E’ L’INSIEME DI CODONI (TRIPLETTE
NUCLEOTIDICHE) A CUI CORRISPONDONO I VARI AMINOACIDI
PIU’ I CODONI DI TERMINE (CODONI NON SENSO).
SUE PROPRIETA’ FONDAMENTALI SONO:
i) CONTINUITA’ (Eccezione di alcuni fagi –es
es.:
.: φX174
X174- in cui il codice è
embricato);
ii) DEGENERAZIONE
DEGENERAZIONE;;
iii) UNIVERSALITA
UNIVERSALITA’’ (Ad eccezione di alcuni codoni mitocondriali cha hanno
un significato diverso rispetto agli mRNA citoplasmatici)
ESPERIMENTO DI BRENNER E CRICK: L’UNITA’ ELEMENTARE
CODIFICANTE E’ UNA TRIPLETTA!
ABC ABC ABC ABC ABC…
i) 1° delezione (B della 1
1°
° tripletta) – ACA BCA BCA BCA BC…
ii) 2° delezione (C della 2
2°
° tripletta) – ACA BAB CAB CAB C…
iii) 3° delezione (A della 4
4°
° tripletta) – ACA BAB CBC
ABC…
DOPO LA TERZA MUTAZIONE (DELEZIONE IN QUESTO CASO) RIAPPARE
LA TRIPLETTA ABC, SI RIPRISTINA LA CORRETTA CORNICE DI LETTURA
IL CODICE GENETICO (Khorana
(Khorana;; Ochoa;
Ochoa; Niremberg;
Niremberg;
Matthaei;; Leder)
Matthaei
61 CODONI CODIFICANTI PER 20 aa
aa..
3 SEGNALI DI STOP
I RIBOSOMI
I Ribosomi hanno un diametro di circa
1515-30 nm,
nm, sono costituiti da
proteine ed rRNA e sia nei
Procarioti che negli Eucarioti,
Eucarioti, sono
costituiti da una subunità maggiore
e da una subunità minore
minore..
PROCARIOTI
SUBUNITA’ MAGGIORE = 50S
(rRNA 23S e 5S + 34 proteine)
SUBUNITA’ MINORE = 30S
(rRNA 16S + 21 proteine)
70S
EUCARIOTI
SUBUNITA’ MAGGIORE = 60S
(rRNA 28S, 5.8S e 5S + 45 proteine)
SUBUNITA’ MINORE = 40S
(rRNA 18S + 33 proteine)
80S
I RIBOSOMI EUCARIOTICI POSSONO ARRIVARE AD ESSERE
CENTINAIA DI MIGLIAIA IN UNA CELLULA IN ATTIVA
SINTESI PROTEICA. SI POSSONO TROVARE:
1) LIBERI NEL CITOPLASMA (SINTETIZZANO PROTEINE CHE
RIMARRANNO ALL’INTERNO DEL CITOSOL);
2) ADERENTI ALLE MEMBRANE DEL RER (RETICOLO ENDOPLA=
SMATICO RUVIDO) O DEL NUCLEO (SINTETIZZANO PROTEINE
CHE VERRANNO SECRETE DALLA CELLULA O CHE RIMARRANNO
RACCHIUSE IN VESCICOLE ALL’INTERNO DEL CITOPLASMA
CELLULARE)
MATURAZIONE DEGLI rRNA EUCARIOTICI
tRNA
Methionine
Assumono una conformazione secondo
il modello a trifoglio
Le differenze nelle sequenze nucleotidiche
determinano la capacità di legare un
amminoacido specifico
5’ P
L’ansa II contiene la sequenza di 3 nucleotidi
detta ANTICODONE che si appaia,
16 Pu
17
9
A
durante la traduzione al codone 17:1
13 12 Py 10
*
dell’mRNA
dell’
mRNA
G
1
2
3
4
5
6
U* 7
22 23 Pu 25
G
26
2020:120:2A
27
1
Questo appaiamento è fondamentale
28
per l’inserimento dell’amminoacido
29
corretto,come specificato dall’ m-RNA,
RNA,
30
nella catena polipeptidica in crescita.
31
Py*
Anticodon
A 3’ OH
C
C
73
72
71
70
69
68
67
Py 59A*
66
65 64 63 62 C
Pu
49 50 51 52 G T C
ψ
Py
47:16
47:15
4344
42 45
41 46
47
40
47:1
39
38
Pu*
U
34
U 35
C
A 36
STRUTTURA DELL’ mRNA MATURO
5’
Cap
7mGppp
initiation
5’ untranslated region
AUG
translated region
UGA
termination
3’ untranslated region
polyadenylation signal
AAUAAA
(A)~200
poly(A) tail
3’
NOTA: DISPOSIZIONE ANTIPARALLELA TRA CODONE
NOTA:
DELL’mRNA
DELL’
mRNA ED ANTICODONE DEL tRNA
IMPORTANTE:
Degenerazione del CODICE
avviene in terza base
che si appaia con la base
“vacillante” (1°
(1° base al 5’
dell’anticodone) del tRNA
tRNA!!
Attivazione dell’aminoacido
(Fase ATPATP-dipendente
dipendente))
ATP + Aminoacido = Aminoacido adenilato + 2P
Aminoacido adenilato + tRNA = AminoaciltRNA + AMP
Azione dell’
dell’aminoacil
aminoaciltRNA
-sintetasi
Anidride acida
(legame ad alta energia
acilacil
-fosfato
fosfato))
AminoacilAminoacil
-tRNA
TRADUZIONE NEI PROCARIOTI
Fase GTP
GTP-dipendente
Inizio
Sequenza di Shine
Shine-Dalgarno (Facilita il
riconoscimento dell’mRNA
dell’mRNA da parte della subunità
minore del Ribosoma.
Ribosoma. In particolare attori importanti
in questo processo sono i Fattori di Inizio (IF) della
Traduzione (IF1, IF2 ed IF3)
fMet:: il primo
fMet
aa
aa.. ad essere
incorporato
nella catena
aa
aa.. nascente
Fase GTPGTP-dipendente
Inizio
IF1 ED IF3 HANNO IL COMPITO DI STABILIZZARE
LA SUBUNITA’
SUBUNITA’ MINORE DEL RIBOSOMA CHE, COSì
TENDERà A NON LEGARSI CON LA SUBUNITà MAGGIORE
MAGGIORE..
IF2,, GRAZIE ALL’IDROLISI DI GTP, PORTA IL PRIMO aa
IF2
aa.. ((f
f-Met)
Met)
SPECIFICATO DA AUG.
Fase GTP
GTP-dipendente
Inizio
Assemblaggio del
Ribosoma
Fase GTP
GTP-dipendente
Inizio (Assemblaggio del Ribosoma)
SITO P (PEPTIDICO) = Vi si trova legato il f-MetMet-tRNA
SITO A (AMINOACIDICO) = Accoglie l’aa
l’aa.. Successivo che si legherà ad f-Met
SITO E (USCITA)
Fase GTP
GTP-dipendente
Inizio…Ricapitolando
1. Il tRNA iniziatore portante la formil
formil-metionina si lega alla subunità minore
del ribosoma assieme a dei fattori d’inizio (IF1, IF2 ed IF3).
2. Si lega l’mRNA
l’mRNA,, la subunità minore del ribosoma scorre sull’
sull’mRNA
mRNA fino a
quando non incontra il codone d’inizio AUG.
3. Si instaura il legame tra l’AUG e l’anticodone del tRNA iniziatore.
4. Si associa la subunità maggiore.
5. Il tRNA iniziatore occupa il sito P, al sito A è presente il secondo codone
dell’ mRNA
Fase GTP
GTP-dipendente
Allungamento
Fase GTP
GTP-dipendente
Allungamento
Formazione del legame
peptidico mediante
reazione
di transpeptidazione
transpeptidazione..
NOTA: Il legame
Si forma sfruttando
l’energia contenuta nel
legame estere tra tRNA
ed aa
aa.. (formatosi durante
l’attivazione dell’aa
dell’aa.)!!!
.)!!!
Formazione del legame peptidico
Fase GTP
GTP-dipendente
Allungamento
Al sito A si lega il tRNA acilato (portante il secondo
aminoacido della catena polipeptidica).
polipeptidica).
Si forma il legame peptidico tra l’estremità COOH
terminale della Metionina e l’estremità NH2 terminale
del secondo aminoacido ad opera dell’attività
enzimatica della subunità maggiore del ribosoma.
L’energia necessaria è data dall’attivazione
aminoacidica..
aminoacidica
TRASLOCAZIONE
Il tRNA scarico che occupava il sito P occuperà il
sito E
il tRNA portante il dipeptide che occupava il sito A
occuperà il sito P
al sito A sarà presente il terzo codone dell’mRNA
dell’mRNA
pronto ad ospitare un nuovo tRNA acilato
Fase GTP
GTP-dipendente
Terminazione
La presenza di più segnali di STOP stimola
RF1,, RF2
la comparsa di fattori di rilascio RF1
ed RF3
RF3..
Quando al sito A sarà presente uno dei 3
segnali di arresto (UAA, UGA, UAG), si
legheranno dei fattori di terminazione e la
sintesi sarà bloccata
Il fattore RRF favorisce
il disassemblaggio
delle due subunità
ribosomali!!
ribosomali
I ribosomi scorrono numerosi l’uno dietro
l’altro, sull’mRNA
sull’mRNA formando i POLISOMI, al
fine di sfruttare numerose volte la stessa
molecola di mRNA che ha una emivita di
poche ore!
Traduzione - Inizio
fMet
Large
subunit
5’
P
A
E
3’
UAC
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
Small mRNA
subunit
Traduzione - Allungamento
Polypeptide
Arg
Met
Phe
Leu
Ser
Aminoacyl tRNA
Gly
Ribosome
P
A
E
3’
CCA
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
5’
mRNA
Traduzione - Allungamento
Polypeptide
Met
Phe
Leu
Ser
Gly
Arg
Aminoacyl tRNA
Ribosome
5’
P
A
E
3’
CCA UCU
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
mRNA
Traduzione - Allungamento
Polypeptide
Met
Phe
Leu
Ser
Gly
Arg
Ribosome
P
A
E
CCA UCU
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
5’
mRNA
3’
Traduzione - Allungamento
Polypeptide
Met
Phe
Leu
Ala
Ser
Gly
Aminoacyl tRNA
Arg
Ribosome
P
E
CCA
5’
A
3’
UCU
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
mRNA
Traduzione - Allungamento
Polypeptide
Met
Phe
Leu
Ser
Gly
Arg
Ribosome
5’
Ala
P
A
E
3’
UCU CGA
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
mRNA
TRADUZIONE NEGLI EUCARIOTI
PRINCIPALI DIFFERENZE CON I
PROCARIOTI
1) Fase di inizio regolata da una decina di fattori
2) Aminoacido iniziatore è la Met (e non la f-Met
Met).
). Esistono due
MetMet
-tRNA diversi: uno che riconosce il codone di inizio e l’altro
che riconosce i codoni successivi
3) Non c’è una Sequenza ShineShine-Dalgarno
Dalgarno:: la subunità minore del ribosoma
dopo aver riconosciuto il 5’cap
5’cap,, inizia uno scanning della molecola di
mRNA fino ad incontrare (dopo in media 100 nt. Dall’inizio) l’AUG
4) Mancando la sequenza Shine
Shine-Dalgarno
Dalgarno,, a livello degli mRNA eucariotici
l’AUG viene individuato poiché all’interno di una sequenza (GCCGCCA/G
G) detta di Kozak
CC
CCAUG
AUGG)
5) Gli mRNA eucariotici sono detti monocistronici
6) I Fattori di rilascio sono 3 nei Procarioti contro 1 (eRF3) degli Eucarioti
NOTA: La conoscenza approfondita delle differenze dei processi molecolari
NOTA:
coinvolti nella traduzione propro- ed eucariotica ha portato alla produzione di
molecole antibiotiche quanto più selettive possibile e pertanto meno tossiche
per le cellule eucariotiche!
eucariotiche!
Il Genoma cellulare specifica inoltre:
La struttura primaria delle proteine
Destinazione delle proteine all’interno
della cellula
Presenza o assenza della proteina in un
determinato tipo cellulare o in un
determinato momento della vita cellulare
La struttura primaria di RNA non tradotti
Modificazioni post
post-traduzionali
Glicosilazione
Acetilazione
Fosforilazione