Il complesso processo di traduzione del codice genetico nelle cellule

Il codice genetico e le basi

Il codice genetico è il grande dizionario della vita. È una lingua condivisa da tutti gli organismi, di ogni tipo, a parte pochissime eccezioni, È come se ogni sequenza di tre basi (tre lettere, ad esempio AUG) presente nell'MRNA (RNA messaggero) fosse una parola, ogni parola ha un preciso significato, ovvero indica un preciso amminoacido.Un amminoacido è il mattoncino da cui sono formate le proteine, come i nucleotidi sono Pauprioi i mattoncini di DNA ed RNA. Perché combinazioni proprio di tre lettere? Gli amminoacidi sono una ventina (22-23 a seconda delle classificazioni), la combinazione di 4 lettere (ovvero le 4 basi azotate) in 3 posizioni, può generare 4x4x4 = 64 possibili combinazioni, ovvero un numero sufficiente per poter indicare singolarmente la ventina di amminoacidi.

Degenerazione e codoni

Combinazioni di due lettere, possono formare solo 4x4 = 16 parole diverse, cioè non abbastanza per tutti gli amminoacidi. Ogni amminoacido possiede la propria parola, 64 parole sono però troppe per 20 amminoacidi, infatti alcune parole indicano lo stesso amminoacido (esempio la leucina è indicata da 6 diverse parole). Si dice quindi che il codice genetico è degenerato. Queste parole di tre lettere contenute nell'mRNA sono dette codoni.

Il ruolo del TRNA

Come vengono "letti" questi codoni all'interno della cellula? Abbiamo detto che ogni codone corrisponde ad un amminoacido, ma come vengono trasformate parti dell'MRNA in parti di proteine? Perché ciò avvenga è necessario l'intervento di un adattatore, capace di leggere l'informazione dell'MRNA e associare uno specifico amminoacido, questo adattatore è il TRNA (RNA transfer) (immagine 2). Il TRNA è sempre RNA, è infatti costituito da un șingolo filamento di nucleotidi, che però si ripiega a formare una struttura a trifoglio (come visibile dall'immagine).

Questa struttura presenta delle zone con funzioni ben precise: nella parte inferiore è presente l'anticodone, nella parte superiore è invece legato un amminoacido (aa è un'abbreviazione di AmminoAcido). L'anti-codone, non è altro che l'opposto del codone, quindi sono 3 lettere (tre basi azotate) complementari a quelle dei codoni di cui abbiamo discusso prima (es: codone CCC, anticodone: GGG). Ci sarà quindi per ognuno dei 64 possibili codoni un particolare TRNA con un anticodone complementare, ed ognuno di questi TRNA avrà legato uno specifico aa. In questo modo il tRNA ad ogni codone letto sull'mRNA associa uno specifico amminoacido.Ogni ribosoma è costituito da due subunità, una maggiore (costituita da 45 proteine e 3 FRNA) ed una minore (33 proteine 1 FRNA) (I'FRNA è un particolare tipo di RNA che sta solo nei ribosomi, RNA ribosomiale). All'interno dei ribosomi sono presenti 3 diversi siti, detti: sito A, sito Pe sito E (immagine 3); ognuno di questi ha una precisa funzione nel processo di traduzione. Il sito A (Amminoacilico) dove, dopo aver letto un codone sull'mRNA, il ribosoma richiama il TRNA con il corrispondete amminoacido. Il sito P (Peptidico) è dove l'amminoacido attaccato al TRNA viene separato questo. Il sito E (Exit) è dove il TRNA, ormai diviso suo aa, viene staccato dal ribosoma.

Processo di traduzione

Il processo traduzione, come quello già visto di trascrizione, avviene per tappe: inizio, allungamento, terminazione. - Il processo di inizio parte quando la subunità mionre del ribosoma legge un preciso codone sull'mRNA, questo codone è il codone di inizio ed è sempre AUG. Viene quindi richiamato il corrispondente TRNA sul sito A, TRNA che porta sempre l'aa metionina (AUG = metionina) (controllare immagine 1). La subunità maggiore si unisce e vengono richiamati i fattori di inizio, che tengono insieme tutte le componenti, che assieme prendono il nome di complesso di inizio. Il TRNA con legata la metionina viene spostato nel sito P. - Il processo di allungamento comincia con la lettura del codone successivo ad AUG e l'arrivo del corrispondente RNA, che entra nel sito A del ribosoma. Nel frattempo al TRNA nel sito P viene staccato l'aa legato, questo amminoacido viene legato all'aa presente sul TRNA nel sito A (legato attraverso un legame peptidico). Il RNA nel sito P, privato del suo aa, viene spostato nel sito E, da dove verrà staccato dal ribosoma. Nel sito A rimarrà quindi il TRNA con legati due aa, questo TRNA viene spostato nel sito P liberando in questo modo il sito A, dove arriverà un nuovo tRNA con un terzo amminoacido. All'aa di questo nuovo TRNA verranno attaccati (legame peptidico) i due amminoacidi presi dal RNA nel sito P. Questo meccanismo avviene ciclicamente man mano che il ribosoma legge I'mRNA ed in questo modo, aggiungendo un amminoacido alla volta, viene formata la catena polipeptidica. - Il processo di terminazione avviene quando il ribosoma di stop. Questi codoni sono UAA, UAG e UGA e non richiamano nessun TRNA ma un fattore di rilascio. un particolare codone sull'mRNA, il codone Questo fattore di rilascio stacca la catena polipeptidica dell'ultimo TRNA associato al ribosoma. La catena polipeptidica è quindi libera di lasciare il ribosoma e di subire le ultime modifiche, modifiche post- traduzionali, così da poter svolgere la sua precisa funzione.