Differenze tra ribosomi eucariotici e procariotici e il loro ruolo

Differenze tra ribosomi procariotici ed eucariotici

Innanzitutto I ribosomi procariotici sono diversi da quelli eucariotici: entrambi sono costituiti da 2 subunità e sono formati da RNA e proteine, ma la subunità maggiore nei ribosomi eucariotici è formata da un RNA in più. Inoltre, le subunità maggiore e minore dei ribosomi eucariotici hanno sono costituite rispettivamente da 49 e 33 proteine mentre quelle procariotiche da 34 e 21 proteine. Quindi i ribosomi eucariotici sono di dimensioni maggiori. Un concetto che sta alla base dell’azione degli antibiotici è proprio la differenza tra ribosomi procariotici ed eucariotici.

Modello complesso dei ribosomi

Negli ultimi anni si è passati da un modello antico di rappresentazione dei ribosomi a un sistema decisamente più complesso, in cui sappiamo che nella subunità maggiore si formano tre specie “tasche".

Dunque, quando si forma il ribosoma nella subunità maggiore si riconoscono 3 “tasche”, i 3 siti della traduzione:

Sito A (A sta per amminoacido)

Sito P (P sta per proteina/polipeptide)

Sito E (E sta per Exit)

Processo di traduzione nei procarioti

Nei procarioti, la subunità minore del ribosoma si posiziona con precisione in modo che la tripletta AUG si trovi sul sito P, dunque in modo che il tRNA si metta sul sito P. Nei batteri la prima metionina aggiunta è una metionina speciale, chiamata fMet, ossia l’N-formilmetionina. Tra l’altro, i nostri globuli bianchi riescono a sentire le proteine contenenti formilmetionina, tipica dei batteri e non riscontrabile nelle proteine umane.

Sequenze UTR e posizionamento dell'mRNA

Però come fa la tripletta AUG a posizionarsi in modo preciso sulla subunità minore in modo da ritrovarsi nel sito P? Nei batteri ci sono le sequenze non tradotte UTR, che possono essere iniziali o trovarsi all’estremità dell’mRNA. Nel processo di traduzione le UTR 5’ iniziali

sono delle determinate sequenze complementari all’rRNA della subunità minore del ribosoma. Queste sequenze UTR 5’ iniziali presenti nell’mRNA sono chiamate sequenze shine e aiutano quindi l’mRNA a posizionarsi prima dell’inizio della traduzione con precisione.

Meccanismo di traduzione e codoni di stop

Nel nostro mRNA non c’è una sequenza shine, ma ci sono delle proteine che aiutano la subunità minore a riconoscere la sequenza complementare AUG e fanno sì che quest’ultima si posizioni in corrispondenza del sito P. Dunque l’amminoacil tRNA sintetasi riconosce l’anticodone del tRNA e lega l’amminoacido metionina all’estremità OH 3’ del tRNA secondo le regole del codice genetico.Il primo tRNA con la metionina va a posizionarsi sempre nel sito P, il secondo si posiziona nel sito A. Avviene dunque il legame peptidico tra la metionina e l’amminoacido legato al tRNA sul sito A. Dunque alcune GTPasi (nella traduzione si consuma solo GTP e non ATP) spostano i ribosomi facendoli scorrere (da 5’ a 3’) di alcuni nucleotidi. Il tRNA che prima si trovava sul sito P è ora vuoto e si trova sul sito E (Exit), il tRNA che prima si trovava sul sito A è ora carico di un dipeptide e si trova sul sito P. In corrispondenza del sito A sopraggiunge un tRNA che contiene un nuovo amminoacido e così via. Quando sul sito A sopraggiunge un codone di stop(unico “segno di punteggiatura” nel codice genetico) vuol dire che la proteina è terminata.Tuttavia, i codoni di stop non sono riconosciuti da alcun tRNA. Ci verrebbe dunque da pensare che i tRNA sono 61, ma in realtà sono anche di meno: si pensi al fatto che una mutazione riguardante la terza base di solito non genera problemi e porta comunque quasi sempre alla sintesi dello stesso amminoacido (Ci sono stati dei tentativi nel costruire tRNA artificiali in grado di riconoscere i codoni di stop ma ciò è risultato impossibile=>è impossibile modificare il codice genetico, si può al limite modificare il genoma). Quindi, se i codoni di stop non vengono riconosciuti da alcun tRNA, come fa la traduzione a terminare? Sul sito A non c’è nessun tRNA, il sistema si disfa comunque grazie a proteine a forma di L(releasing factors) che vanno a posizionarsi in corrispondenza del sito A e a smontare il ribosoma nelle sue componenti (soprattutto le due subunità) e avviene quindi la liberazione del tRNA dalla catena polipeptidica.

In contemporanea al processo di traduzione e soprattutto dopo la

Sintesi avviene il processo di ripiegamento proteico (protein folding), grazie al quale le proteine acquisicono la loro struttura tridimensionale, e la struttra determina la funzione.

Ruolo del ribozima e evoluzione

Il legame peptidico non viene catalizzato da un enzima! Il ruolo della catalisi è svolto da un RNA, un RNA catalitico, che costituisce i ribosomi. Questo RNA catalitico è definito ribozima ed è comparso sulla Terra almeno 4 miliardi di anni fa. Probabilmente, questo è dovuto al fatto che molto tempo fa non c’era bisogno di enzimi e bastava l’RNA catalitico. Con il passare del tempo gli RNA catalitici non erano più sufficienti per la catalisi e c’è stata la necessità di variare le strutture chimiche. Infatti le combinazioni delle 4 basi azotate che compongono l’RNA non bastavano e c’era la necessità di catalizzare utilizzando gli enzimi(Gli enzimi sono proteine e i 20 diversi amminoacidi possono potenzialmente generare un numero elevatissimo di combinazioni). Quindi l’ipotesi più plausibile è che con il tempo gli RNA catalitici siano spariti quasi del tutto e siano stati sostituiti dagli enzimi catalitici, più efficienti.

Correzione di bozze nei ribosomi

Anche i ribosomi hanno un sistema di correzione di bozze, per controllare se l’associazione codone-anticodone è corretta. Infatti esista una determinata proteina detta Ef-TU, una GTPAsi che non consuma energia ma che controlla che l’associazione codone-anticodone sia corretta: il complesso Ef-TU–tRNa si inserisce nel sito A del ribosoma(l’Ef-TU è nella sua forma attiva) e se l’associazione codone-anticodone è corretta un segnale del ribosoma fa sì che l’Ef-Tu idrolizzi il GTP in GDP. Dopo che l’Ef-Tu idrolizza il GTP in GDP esso cambia forma, si inattiva e si stacca dal tRNA.