Riassunto esame Biologia e biologia molecolare, Prof. Piacentini Patrizia, libro consigliato Biologia molecolare , Alberts

TRADUZIONE DEL RNA

La  sequenza  di  mRNA  che  viene  tradotta  è  molto  più  corta  dell’intera  sequenza  del  gene  da  cui  

è  stata  trascritta,  a  causa  dello  splicing  degli  introni.  La  molecola  di  mRNA  presenta,  oltre  al  

capping  al  5’  e  la  coda  di  poliA  al  3’,  delle  sequenze  non  tradotte  dette  UTR,  sia  a  valle  sia  a  

monte  della  regione  tradotta:  queste  sequenze  hanno  funzione  regolativa.    

Il  codice  genetico    

La  parte  tradotta  della  molecola  di  messaggero  è  suddivisa  in  triplette  di  nucleotidi:  ognuna  di  

esse   codifica   per   un   aminoacido.   In   totale   ci   sono   64   triplette,   di   cui   61   codificanti   solo   per  

aminoacidi  mentre  tre,  UAA,  UAG  e  UGA  sono  codoni  di  stop,  cioè  hanno  funzione  di  fine  della  

traduzione;   AUG   è   il   codone   di   inizio   oltre   a   codificare   per   la   metionina.   L’insieme   dei   64  

codoni   prende   il   nome   di   codice   genetico:   il   fatto   che   esista   più   di   un   codone   per   ogni  

aminoacido   rende   il   codice   universale,   perché   organismi   diversi   usano   codoni   differenti   per  

codificare   lo   stesso   aminoacido.   I   codoni   sinonimi   quindi   codificano   per   uno   stesso  

aminoacido  ma  hanno  una  sequenza  diversa.    

Si   parla   di   cornice   di   lettura   (reading   frame)   per   descrivere   appunto   questo   modo   di  

suddividere  la  sequenza  di  nucleotidi  in  codoni.    

  Una   cornice   di   lettura   aperta   è   una   serie   di   triplette   contigue   che   non   si  

• sovrappongono,  comincia  sempre  con  AUG  che  codifica  per  l’aminoacido  metionina.    

Una  cornice  di  lettura  chiusa  presenta  un  codone  precoce  di  stop.    

• Una  cornice  di  lettura  incorretta  o  non  codificante  non  inizia  con  AUG.    

•

Per   garantire   l’associazione   tra   gli   aminoacidi   e   la   molecola   di   messaggero,   sono   presenti  

particolari   molecola   di   RNA,   i   tRNA,   che   sono   di   40   categorie   diverse   e   presentano   delle  

particolari   sequenze   dette   anticodoni,   complementari   ai   codoni   sul   mRNA.   I   tRNA   che  

codificano  per  lo  stesso  aminoacido  sono  detti  isoaccettori.    

Ribosomi    

  Subunità  minore:  è  detta  40S  negli  eucarioti  e  30S  nei  procarioti.  La  sua  struttura  è  tale  

• da  consentire  l’alloggiamento  del  filamento  di  mRNA  da  tradurre.    

Subunità   maggiore:   è   detta   60S   negli   eucarioti   e   50S   nei   procarioti.   Catalizza  

• l’allungamento  del  peptide  nascente  perché  sede  dell’attività  peptidil-­‐transferasica.    

I   ribosomi   presentano   un   numero   ampio   di   proteine   e   rRNA;   sono   molto   simili   tra   batteri   e  

mammiferi.  Le  subunità  si  definiscono  tramite  la  sedimentazione,  che  è  una  misura  indiretta  

della  loro  grandezza.  I  mitocondri  presentano  dei  ribosomi  propri.    

Una   quota   consistente   del   RNA   ribosomiale   è   modificata   dopo   la   traduzione   e   circa   il   2%   è  

metilato   (la   metilazione   è   un   segnale   di   mantenimento   di   queste   molecole   di   RNA).   I   geni  

ribosomiali   sono   organizzati   in   tandem,   sono   circa   400   ripetuti   in   5   cromosomi.   Le   regioni  

contenenti  questi  geni  si  chiamano  NOR  e  attorno  ad  esse  si  organizzano  i  nucleoli,  strutture  

sub-­‐nucleari  in  cui  sono  situati  i  geni  stessi  che  derivano  da  cromosomi  diversi.  Il  nucleolo  è  

anche  un  sensore  di  stress  cellulare,  che  viene  avvertito  in  questa  zona  e  comporta  il  blocco  

della   sintesi   proteica   per   poter   effettuare   la   riparazione   di   eventuali   danni   al   DNA.   Nel  

citoplasma,  la  subunità  maggiore  e  quella  minore  sono  separate  e  vengono  riunite  durante  la  

traduzione.    

RNA  transfer  (tRNA)  

La  molecola  di  tRNA  ha  la  specifica  funzione  di  adattatore  tra  i  codoni  e  i  rispettivi  aminoacidi.  

Possiede   quindi   una   struttura   tridimensionale   specifica,   con   appaiamenti   tra   basi   sia  

tradizionali   sia   non   tradizionali,   legami   idrogeno   e   interazioni   tra   i   componenti   del   backbone.  

La   sequenza   anticodone   tramite   un   appaiamento   complementare   con   un   codone   del  

messaggero   consente   sia   il   legame   con   mRNA   che   il   posizionamento   del   corrispondente  

aminoacido.   Sull’ansa   dell’anticodone   si   lega   l’aminoacil-­‐tRNA   sintetasi   che   carica  

l’aminoacido   corrispondente   al   codone   riconosciuto;   sempre   lo   stesso   enzima   riconosce   lo  

stelo   accettore,   formato   dalla   sequenza   terminale   al   5’   e   dalla   subunità   accettrice   al   3’:   a  

questo  elemento  è  effettivamente  legato  l’aminoacido.    

Il  tRNA  che  lega  l’aminoacido  entrante  viene  chiamato  aminoacil-­‐tRNA  e  si  posiziona  nel  sito  

A  del  ribosoma,  mentre  la  catena  in  allungamento  è  legata  al  peptidil-­‐tRNA,  situato  nel  sito  P  

del   ribosoma.   Un   terzo   sito,   il   sito   E   (exit),   fa   in   modo   che   la   catena   nascente   possa   uscire  

quando  il  ribosoma  scorre  in  avanti  e  il  tRNA  scarico  possa  lasciare  l’organello.    

I  tRNA  presentano  spesso  delle  basi  insolite,  come  la  pseudouridina  e  la  diidrouridina  e  una  

struttura   a   quadrifoglio:   la   presenza   di   queste   basi   insolite   garantisce   la   formazione   di   legami  

idrogeno  che  rende  possibile  l’appaiamento  tra  esse  e  quindi  il  particolare  tipo  di  struttura.  Lo  

stelo  accettore  assieme  all’ansa  variabile  serve  alle  aminoacil-­‐tRNA  sintetasi  per  riconoscere  

quel  determinato  tRNA;  a  questo  processo  contribuisce  anche  l’ansa  dell’anticodone.    

Il  legame  dell’aminoacido  con  lo  stelo  avviene  in  due  passi.  Vicino  all’estremità  accettrice  3’  vi  

è   una   base   discriminatrice   che   serve   all’aminoacil-­‐tRNA   sintetasi   per   riconoscere   tRNA   che  

recano   lo   stesso   aminoacido;   altri   elementi   discriminatori   sono   le   basi   ingombranti   vicino  

all’anticodone.    

La  base  al  3’  del  codone  è  degenerata,  perché  cambia  sempre  ma  il  codone  codifica  sempre  per  

lo  stesso  aminoacido.  Il  problema  che  si  pone  è  come  un  tRNA  può  riconoscere  più  codoni:  la  

base  al  5’  dell’anticodone  può  riconoscere  basi  diverse  tramite  legami  diversi  perché  questa  

base   è   l’inosina,   che   può   appaiarsi   indistintamente   con   l’adenina,   la   citosina   e   l’uracile,   in  

quanto   non   è   impilata   con   le   altre   basi   e   quindi   libera   di   muoversi.   Le   altre   due   basi,  

soprattutto  quella  al  3’,  sono  estremamente  rigide  e  si  appaiano  solo  con  legami  Watson-­‐Crick.  

Molto   spesso   al   3’   vengono   introdotte   basi   anomale   ingombranti,come   l’inosina,   per   ridurre   il  

movimento &nb