Espressione Genica - Trascrizione e Traduzione

Espressione Genica: Trascrizione e Traduzione.

* La trascrizione
Trascrizione e traduzione sono i due stadi fondamentali del processo di sintesi delleproteine. La prima parte di questo processo (quella in cui le istruzioni del DNA vengono copiatenell’mRNA) è detta trascrizione; la seconda parte (quella in cui, in base alle istruzionicontenute nell’mRNA, viene fabbricata la catena polipeptidica) è detta traduzione.
In biologia molecolare, la trascrizione è il processo mediante il quale le informazioni contenute nel DNA vengono trascritte enzimaticamente in una molecola complementare di RNA. Concettualmente, si tratta del trasferimento dell'informazione genetica dal DNA all'RNA. Nel caso in cui il DNA codifichi una proteina, la trascrizione è l'inizio del processo che porta, attraverso la produzione intermedia di un mRNA, alla sintesi di peptidi o proteine.
La trascrizione del DNA rappresenta effettivamente un evento chiave per l'espressione dei geni tanto nelle cellule procariotiche quanto in quelle eucariotiche. In una serie di eventi enzimaticamente favoriti, la catena di DNA stampo viene copiata in una catena di RNA complementare. Senza l'aiuto degli enzimi, come vedremo, non sarebbe in alcun modo possibile operare la trascrizione. L'RNA polimerasi è la molecola chiave della trascrizione ed è presente, con alcune differenze strutturali e funzionali, nei procarioti e negli eucarioti.


DNA (codificante)  T G C A
DNA (stampo)  A C G T
RNA (copia)  U G C A


La sequenza di basi trascritte dall'RNA polimerasi è complementare a quella letta dall'enzima. DNA ed RNA sono due molecole che differiscono per la struttura dello zucchero ribosio e per la sostituzione di una T del DNA in una U dell'RNA. Per questo motivo, nelle sequenze complementari, non figura una T ma una U.



Gli eventi che avvengono durante la trascrizione del DNA sono tre e prendono il nome di:
Inizio: La prima fase della trascrizione coincide con il momento in cui l’RNA polimerasi si unisce al promotore sul DNA e incomincia la sintesi dell’RNA.
Allungamento: Nell’allungamento i nucleotidi che si posizionano dell’RNA di nuova sintesi seguono le stesse regole di appaiamento della duplicazione (tranne che A si appaia con U e non con T), e si legano alle basi nucleotidiche del DNA con legami idrogeno. A poco a poco, l’RNA si allunga e si separa dal DNA, consentendo cosi ai due filamenti del DNA di appaiarsi nel tratto già trascritto.
Terminazione: Infine nella terminazione l’RNA polimerasi raggiunge la sequenza di terminazione, che implica la fine gene; l’RNA polimerasi si stacca, ed è libera di catalizzare altre trascrizioni. Questo processo determina la sintesi di tre tipi di RNA: il mRNA, il tRNA e il rRNA.
La trascrizione è il processo mediante il quale l'informazione genetica contenuta nei geni che specificano la sintesi di proteine, cioè nei geni strutturali, viene trascritta in un filamento di RNA messaggero.
La trascrizione viene operata da un apparato sintetizzatore, denominato RNA-polimerasi, il quale si comporta in modo simile all'apparato che duplica il DNA. Il primo passo è quello di divaricare il tratto specifico della doppia elica di DNA esponendo la sequenza di basi che serviranno di stampo per l'mRNA; quindi i ribonucleotidi attivati si dispongono in corrispondenza dei nucleotidi complementari del filamento di DNA da trascrivere, dopodiché intervengono gli enzimi che li saldano l'uno all'altro realizzando il filamento polimerico.
Va notato che la trascrizione non è semplice copiatura poiché implica la sostituzione della Timina (sigla T) con l'Uracile (sigla U), pertanto una sequenza, poniamo ATC GCT CGA, risulta trascritta nelle triplette complementari UAG CGA GCU.
L'apparato della trascrizione scorre senza sosta lungo il cromosoma e, laddove un apposito segnale costituito da speciali sequenze di basi del DNA - il gene regolatore - gli dà via libera, svolge la propria funzione e comincia trafilare l'mRNA che verrà poi tradotto.
* La traduzione
La sintesi proteica (detta anche traduzione) è il processo biochimico attraverso il quale l'informazione genetica contenuta nel mRNA (RNA messaggero), viene convertita in proteine che svolgono nella cellula un'ampia gamma di funzioni. La sintesi proteica inizia da un filamento di mRNA, prodotto a partire da un gene sul DNA attraverso il processo di trascrizione. Questo filamento è usato come stampo per la produzione di una specifica proteina. Il filamento dell'mRNA entra in rapporto con il ribosoma, il cui apparato, assistito da vari tipi di molecole, procede alla lettura della sequenza delle basi e la traduce in una sequenza di amminoacidi in conformità con un codice, o matrice di trasformazione.

Spieghiamo allora passagio per passagio la Traduzione:

Nella traduzione intervengono i ribosomi, a cui si lega l'mRNA. I ribosomi scorrono sul mRNA, coinvolgendo 2 codoni del mRNA per volta ed avanzando di tripletta in tripletta



Il codone di inizio AUG si lega al suo anticodone UAC, portato da un tRNA, mentre nell'altro sito del ribosoma si colloca un altro tRNA, accompagnato dal suo aminoacido


Il ribosoma avanza di una tripletta; il tRNA di inizio si allontana, un altro tRNA si lega al ribosoma



Il processo prosegue sino a che non interviene un segnale di stop.





A questo punto il polipeptide completato si sgancia dal tRNA che lo sosteneva e il ribosoma si decompone nelle sue parti