Appunti Biologia molecolare

RIBOSOMA

Dirige la sintesi proteica. Nei procarioti i macchinari per la trascrizione si trovano nello stesso compartimento quindi il ribosoma può iniziare la traduzione non appena l'RNA spunta dall'RNApolimerasi. Negli eucarioti la traduzione è separata dalla trascrizione, la prima avviene nel citoplasma, la seconda nel nucleo.

Il ribosoma è composto da RNA e proteine assemblati a formare due subunità distinte: quella maggiore è responsabile della formazione dei legami peptidici, quella minore contiene il centro di decifrazione in cui i tRNA carichi leggono i codoni dell'mRNA.

I ribosomi procariotici, chiamati anche "particelle 70S", sono composti da una subunità piccola di 30S e da una subunità grande di 50S: la subunità piccola contiene 2 molecole di rRNA 16S e 21 proteine differenti, mentre la subunità grande contiene 2 molecole, una di rRNA 23S ed una di rRNA 5S, associate con 34 proteine.

Differenti. Negli eucarioti, invece, i ribosomi, detti anche "particelle 80S", sono costituiti da una subunità piccola di 40S, che contiene l'rRNA di 18S insieme a 33 proteine dette "small", e da una subunità grande di 60S, che contiene gli rRNA 28S, 5,8S e 5S insieme a 49 proteine dette "large". Durante la traduzione le due subunità sono unite tra loro e vi è un solco tra di esse il quale serve ad accogliere l'mRNA tradotto in direzione 5'-3'. Il ribosoma contiene tre siti di legame per il tRNA chiamati A, P ed E. Il sito A è il sito di legame per il tRNA amminoacilato. Il sito P è quello di legame del peptidil-tRNA mentre il sito E è il sito di legame per il tRNA scarico che viene rilasciato in seguito al trasferimento della catena polipeptidica nascente all'amminoacil-tRNA. Affinché la traduzione possa avvenire devono accadere tre cose: 1) il ribosoma deve essere portato

Sull'mRNA:

1. un tRNA carico deve essere posizionato nel sito P del ribosoma;
2. il ribosoma deve essere posizionato esattamente sul codone di inizio.

TRADUZIONE PROCARIOTI:

La sintesi proteica è un processo biochimico attraverso cui l'informazione genetica contenuta nell'mRNA viene convertita in proteine.

INIZIO: all'inizio della traduzione un tRNA carico entra nel sito P del ribosoma. Questo evento necessita di un tRNA iniziatore che accoppia le proprie basi con quelle del codone di inizio AUG che codifica per la metionina. Quindi l'amminoacido iniziale di ogni proteina è la metionina. Nei batteri questa metionina viene modificata in N-formilmetionina mediante l'aggiunta di un gruppo formilico alla posizione ammino-terminale. In questo caso il tRNA iniziatore carico con questo amminoacido è detto "tRNA-N-formilmetionina".

L'N-formilmetionina rappresenta il primo amminoacido a partire dal quale inizia la sintesi di tutte le

proteine batteriche. L'aggiunta del gruppo formilico è importante in quanto se ciò non dovesse avvenire l'NH2 libero potrebbe essere coinvolto in altre reazioni o attaccato dalle "esopeptidasi", enzimi che degradano le proteine a partire dall'estremità N-terminale.

Il tRNA iniziatore sarà in grado di iniziare la sintesi proteica legandosi al sito P del ribosoma, formato dall'mRNA e dalla subunità minore.

Per far si che nel complesso ci sia anche la subunità ribosomiale minore abbiamo bisogno di tre fattori d'inizio: IF1, IF2 e IF3, nonché di una molecola di GTP.

Il fattore IF3 si lega alla subunità 30S libera impedendo che questa si riassoci alla subunità 50S prima che si sia completata la formazione del complesso d'inizio.

Anche gli altri fattori d'inizio, IF1 e IF2, si legano alla subunità 30S. Di questi, IF2, che porta legato il GTP, è in grado di distinguere il

Il passo successivo consiste nella formazione di un legame tra il tRNA iniziatore e il codone di inizio AUG per completare il complesso. Infine, interviene la subunità 50S del ribosoma la quale si unisce alla subunità più piccola formando un ribosoma completo. Quando ciò accade i fattori d'inizio vengono rilasciati, grazie all'attività GTPasica di IF2 che idrolizza il GTP solo quando la subunità grande si unisce a quella piccola, formando così un ribosoma 70S attivo.

ALLUNGAMENTO: al termine della fase d'inizio il sito P è occupato dal tRNA-N-formilmetionina, mentre il sito A è vuoto. Perché possa formarsi il primo legame peptidico è necessario che nel sito A venga posizionato l'amminoacil-tRNA contenente l'amminoacido specificato dal codone dell'mRNA che si trova nel sito A. Due proteine, chiamate fattori di allungamento "EF-TU" e "EF-TS", sono necessarie.

Per portare al ribosoma, che sta eseguendo la traduzione, gli amminoacil-tRNA appropriati. In particolare EF-TU è un monomero con un sito di legame per il GTP. Nelle cellule procariotiche il complesso EF-TU/GTP si associa all'amminoacil-tRNA, formando un complesso ternario che si lega al ribosoma e deposita l'amminoacil-tRNA nel sito A. La deposizione nel sito A richiede l'idrolisi del GTP che provoca la formazione del complesso EF-TU/GDP che è rilasciato nel ribosoma. A questo punto, però, EF-TU non può legare altre molecole di amminoacil-tRNA fino a quando il GDP non si dissocia. A tale scopo entra in azione il fattore di allungamento EF-TS, il quale catalizza lo scambio nucleotidico tra il GDP e il GTP. Dopo che l'amminoacil-tRNA si è inserito nel sito A si ha la formazione di un legame peptidico tra il gruppo carbossilico (-COOH) dell'amminoacido N-formilmetionina, legato al tRNA nel sito P, e il gruppo amminico (-NH2) del