SINTESI PROTEICA
Replicazione
Trascrizione
Traduzione
61 codoni codificanti
3 triplette non senso
(STOP)
AUG codone di inizio
codone per Met
Caratteristiche del codice genetico
Specificità
Specificità Il codice genetico è specifico (non ambiguo): un dato codone codifica sempre e
soltanto per un aminoacido
Universalità
Universalità Il codice genetico è universale, cioè la specificità si è conservata durante
l’evoluzione
Ridondanza Il codice genetico è ridondante (DEGENERATO): più triplette possono codificare
per lo stesso aminoacido
Assenza di sovrapposizioni e di una punteggiatura Il codice genetico è letto, a partire da un
dato punto di inizio, come una sequenza continua di basi, considerate tre per volta
Tre possibili quadri di lettura
Conseguenze di una mutazione puntiforme
L’appaiamento codone-anticodone è
antiparallelo
Ipotesi della terza base oscillante: la prima
base dell’anticodone (5’) ha un orientamento
nello spazio meno definito rispetto alle
altre, che consente l’accoppiamento con piu’
di un codone che differiscono per la terza
base.
Questo spiega perché non ci sono 61
molecole di tRNA tante quante i 61 codoni
codificanti.
C e A sull’anticodone hanno un
legame molo specifico quindi
riconoscono solo un codone
Se la prima base è U o G il legame
è meno specifico, possono essere
riconosciuti 2 codoni
Se c’è l’inosina I si possono
leggere 3 codoni.
I componenti necessari alla traduzione:
•Gli aminoacidi
•Gli RNA transfer
•Le aminoacil-tRNA sintetasi
•L’RNA messaggero
•I ribosomi funzionalmente attivi
•I fattori proteici (fattori di inizio, di allungamento e di terminazione
o di rilascio)
•ATP e GTP come fonti di energia
Durante la sintesi proteica sono necessari tutti gli aa a
prescindere dalla % relativa.
Importanza di un apporto adeguato con la dieta (aa essenziali)
•La sintesi proteica avviene in 5 stadi:
1. Attivazione degli
amminoacidi
2. Inizio
3. Allungamento
4. Terminazione e rilascio del
ribosoma
5. Ripiegamento e
modificazioni posttraduzionali
I ribosomi
Complessi formati da RNA e proteine
Sono formati da due subunità: subunità
maggiore e subunità minore
Nelle cellule eucariote si trovano liberi nel
citosol o associati al reticolo endoplasmatico
Gli RNA transfer (tRNA)
Per ogni aa è necessario almeno uno specifico
tRNA.
Nell’uomo ci sono almeno 50 specie di tRNA,
nei batteri 30-40. Ciò significa che ad alcuni
aa corrisponde più di uno specifico tRNA
Sono formati da una singola catena di RNA,
73-93 residui.
Contengono basi e zuccheri modificati
tRNA carico: legato ad un aa
tRNA scarico: non legato ad un aa
aa attivato: legato a tRNA
Strutture caratteristiche
Braccio dell’amminoacido
Ansa (o braccio) dell’anticodone
Braccio D
Braccio TψC
Alcuni hanno un quinto braccio più corto
D: 5,6 diidrouridina
ψ: pseudouridina
1-Attivazione degli amminoacidi- Formazione di un aminoacil-tRNA
Avviene nel citosol
Ciascuno dei 20 amminoacidi viene
legato ad un tRNA specifico.
La reazione è catalizzata dalla
aminoacil-tRNA sintetasi
Aminoacil-tRNA sintetasi è specifica
per un amminoacido e per un tRNA
Se un amminoacido ha più tRNA la
stessa aminoacil-tRNA sintetasi
catalizza l’attivazione.
Esistono due classi di enzimi.
Hanno differenze nella struttura primaria e terziaria e nel meccansimo di
reazione
Mg2+
Amminoacido+tRNA+ATP
Amminoacil-tRNA +AMP + PPi
La reazione avviene in due passaggi:
-si forma un amminoacil-adenilato
-il gruppo amminoacilico viene trasferito sul
tRNA
L’amminoacil adenilato è
legato al sito attivo
dell’enzima
La reazione è irreversibile.
legame estere tra il carbossile
dell’aa e 3’ OH del riboso
dell’adenosina.
L’amminoacilazione ha due obiettivi:
(1) l’attivazione di un amminoacido per la formazione di un legame peptidico
(2) l’attacco dell’amminoacido ad un tRNA che lo porta nella giusta posizione
nel polipeptide nascente
Aminoacil-tRNA sintetasi è specifica per un
amminoacido e per un tRNA
Se un amminoacido ha più tRNA la stessa
aminoacil-tRNA sintetasi catalizza
l’attivazione.
La capacità di scegliere il giusto tRNA è
importante per la fedeltà della sintesi
proteica.
Alcune posizioni (blu) sono le stesse in tutti i tRNA
Altre posizioni sono punti di riconoscimento per una (arancione) o più (verde)
aminoacil-tRNA sintetasi
2- INIZIO
Uno specifico amminoacido dà inizio alla sintesi proteica
Codone start: AUG
Codifica per la Metionina.
Tutti gli organismi hanno due tRNA per la Metionina anche se c’è un solo
codone che codifica per essa, un tRNA se Met è il primo aa, l’altro se Met è
interno.
Nei batteri il primo amminoacido è la N-formilmetionina (fMet)
Batteri
L’inizio della sintesi proteica nei batteri richiede:
1)La subunità 30S del ribosoma
2)L’mRNA
3) l’fMet-tRNA
4) Tre proteine, i Fattori di Inizio (IF1, IF2, IF3)
5) GTP
6) La subunità 50S
7) Mg2+
Il codone di inizio viene diretto verso la sua
corretta posizione da un segnale di inizio sull’mRNA
chiamato sequenza di Shine-Dalgarno. Questa
sequenza viene riconosciuta dal rRNA nella subunità
30S.
Questa interazione “blocca” l’mRNA in modo che
AUG sia posizionata correttamente nel ribosoma.
I ribosomi batterici hanno siti di legame per le
molecole di tRNA:
A, sito amminoacilico
P, sito peptidilico
E, sito di uscita
Il codone di inizio si posiziona nel sito P
Durante la fase di allungamento gli altri amminoaciltRNA entranti si legano prima al sito A e dopo a P
ed a E.
Si forma un ribosoma 70S funzionale
chiamato complesso di inizio
Nelle cellule eucariote la formazione del
complesso di inizio coinvolge 9 fattori di inizio
Batteri
3-ALLUNGAMENTO
a) Legame del secondo aminoacil-tRNA
Entrano in gioco i Fattori di allungamento,
EF-Tu, EF-Ts, EF-G
b) Formazione del primo legame peptidico
c) Traslocazione
Il ribosoma si sposta di un codone verso la
terminazione 3’ dell’mRNA.
Il dipeptidil-tRNA a sua volta si sposta dal sito
A al sito P mentre il tRNA deacilato andrà nel
sito E da dove verrà rilasciato nel citosol.
Questo spostamento richiede l’intervento di
EF-G e energia fornita dall’idrolisi di una
molecola di GTP.
Dopo la traslocazione il ribosoma ha la
posizione A libera per accogliere un nuovo
amminoacil-tRNA.
Negli eucarioti l’allungamento procede nello stesso modo
I fattori di allungamento eucariotici eEF1α, eEF1βγ ed eEF2
hanno funzioni analoghe a quelli batterici.
Nel ribosoma eucariotico non c’è il sito E, i tRNA scarichi
vengono rilasciati direttamente nel citosol.
4- TERMINAZIONE
L’allungamento procede finchè il ribosoma
aggiunge l’ultimo aa codificato dall’mRNA.
Il segnale è dato da uno dei 3 codoni di stop.
Quando il codone di terminazione occupa il
sito A, intervengono tre Fattori di
terminazione, RF1, RF2 RF3:
1) Idrolisi del legame terminale del peptidiltRNA
2) Rilascio del polipeptide libero e di tRNA
scarico
3) Dissociazione del ribosoma.
RF1 e RF2 riconoscono i codoni di stop
RF3 ha un ruolo non chiarito.
Negli eucarioti un solo fattore di rilascio
riconosce le tre triplette di stop
Il polisoma
Nei batteri trascrizione e traduzione sono accoppiate.
Negli eucarioti non c’è accoppiamento perchè gli mRNA appena formati devono
essere trasferiti dal nucleo nel citoplasma.
La sintesi proteica è inibita da antibiotici
e tossine
La Puromicina ha una struttura simile
all’amminoacil-tRNA, si può legare sul sito A
e partecipa alla fromazione del legame
peptidico. Si forma la peptidil-puromicina
che provoca il rilascio del peptide e
l’interruzione della traduzione.
Le tetracicline bloccano il sito A del
ribosoma e impediscono il legame
dell’amminoacil-tRNA
Il cloramfenicolo blocca la peptidiltrasferasi
TOSSINE
La Tossina Difterica inattiva eEF2
La Ricina inattiva la subunità 60S