Biologia generale: la divisione cellulare

LA TRADUZIONE.

Cosa si intende per “traduzione”?

Per “traduzione” si intende:

<< il processo che permette di passare da un mRNA a una catena di aminoacidi >>

Se durante la trascrizione avevamo il passaggio di un frammento di DNA in un frammento di RNA,

attraverso la traduzione, invece, abbiamo il passaggio di quello stesso frammento di RNA in una

proteina (l’insieme di aminoacidi).

Molecole chiave della traduzione.

 mRNA : per poter avere questa ulteriore mutazione, ci serve il RNA messaggero

 ribosomi : sono la sede della traduzione

 tRNA : sono gli RNA di trasporto e sono quelli che trasportano gli aminoacidi

 Aminoacidi

 GTP/ATP : per poter portare avanti questo processo, ci serve una GRANDISSIMA quantità di

energia

 Enzimi vari

 Fattori specifici : si tratta di fattori proteici di inizio, di allungamento e di terminazione

I ribosomi.

I ribosomi sono degli organelli che troviamo sia a livello del citoplasma che dei mitocondri.

Nelle cellule eucariotiche li troviamo all’interno del reticolo endoplasmatico rugoso (RER), che del

citoplasma e dei mitocondri.

Si dice che i ribosomi siano la fonte della “sintesi fisica della traduzione”, visto che contengono le

informazioni per generare le proteine e, in particolare, per capire la sede PRECISA dove deve stare

uno SPECIFICO aminoacido.

Struttura dei ribosomi. Come ricordiamo

dalle precedenti lezioni, il ribosoma è

costituito da una subunità maggiore e da

una subunità minore: quando queste NON

sono in funzione, le due subunità sono

separate; quando sono in funzione, invece,

le due subunità

si uniscono tra loro e inizia il processo di

traduzione.

I ribosomi possiedono 3 siti:

 un sito amminoacidico (sito A) : è il sito dove il tRNA si lega con gli aminoacidi.

 un sito polipeptidico (sito P) : è il sito dove si dispone il tRNA legato a diversi aminoacidi.

 un sito di uscita (sito E) : è il sito dove si dispone il tRNA scarico, PRIMA di lasciare il ribosoma.

I ribosomi contengono ribozimi. I ribosomi intervengono all’interno della traduzione attraverso

un’attività catalitica, grazie alla presenza dell’rRNA all’interno della subunità maggiore, dove forma

i “ribozimi”: questi sono un peculiare tipo di rRNA che, avendo attività catalitica, attua un legame

peptidico tra due aminoacidi.

I tRNA eucariotici.

Dopo che vengono formati dal processo di

trascrizione, i tRNA vengono trascritti e, di

conseguenza, si può formare il DNA.

Per poter funzionare, però, il tRNA deve subire

delle trasformazioni strutturali dalla forma

primaria sino alla forma terziaria , dove vengono

posti i diversi siti funzionali, così da permettere

che la traduzione avvenga in maniera corretta: la

forma che più spesso viene rappresentata è quella

secondaria (forma di trifoglio o a L rovesciata)

anche se la struttura funzionale per eccellenza è



quella terziaria, a forma di R rovesciata nella

struttura secondaria si trovano dei siti che

servono affinché la traduzione si svolga

correttamente.

 Sito dell’accettore in 3’ (azzurro): posizionato in posizione 3’, all’interno del sito accettore è

presente una tripletta costituita da CCG (citosina-citosina-guanina), con il suo 3’-OH libero;

questo 3’-OH libero è il punto dove l’aminoacido si attaccherà al tRNA.

 I loop dell’anticodone (andando dal 3’ al 5’): questi loop serviranno al posizionamento dei tRNA



all’interno del ribosoma notiamo la presenza di steli dove c’è complementarietà delle basi;

dove, invece, NON c’è complementarietà delle basi ci sono i loop.

 L’ansa variabile (rosso) : posizionata verso il 5’ a metà della struttura, quest’ansa è detta

“variabile” perché dipende da QUANTO è lungo il tRNA ma, nonostante la varietà di lunghezza,

l’ansa variabile fa in modo che TUTTI gli tRNA abbiano la STESSA conformazione.

 L’ansa dell’ “anticodone” (blu) : è una tripletta COMPLEMENTARE e ANTIPARALLELA alla tripletta

presente nell’mRNA, ecco perché il nome “anticodone”.

 L’ansa D (diidrouracile) (viola) : posizionata più verso il 5’ a metà della struttura, l’ansa D serve

per legarsi ad un enzima particolare, il “Aminoacil tRNA sintetasi”, che permette al tRNA di

caricare l’amminoacido.

 

L’ansa (phi) (giallo) : l’ansa phi serve al tRNA per riconoscere l’enzima che gli permetterà di

attaccarsi all’aminoacido da trasportare.

Attivazione degli amminoacidi nel tRNA. Vediamo in

che modo si attivano gli aminoacidi secondo questo

schema:

1. Il gruppo COOH dell'amminoacido andrà a formare

un legame anidridico con il fosfato dell'ATP: si liberano

2 molecole di fosfato e la formazione dello



aminoacil-AMP abbiamo l’attivazione

dell’aminoacido.

2. Una volta attivato l’amminoacido deve essere

caricato nel tRNA corrispondente : entra quindi in



gioco il tRNA, il quale possiede la tripletta AAC il

3' OH dell'adenina si lega, con un legame estere, al



gruppo carbossilico dell'amminoacil-AMP ciò

permette la liberazione di AMP e la formazione

dell'aminoacil-tRNA.

3. L'amminoacido è stato così caricato nel tRNA : a

questo punto, il tRNA è pronto a legare il suo anticodone al codone dell’mRNA.

Le fasi della traduzione.

Com’è che si attua la traduzione? Anche nel processo della traduzione, PROPRIO come nella

trascrizione, sia nei procarioti che negli eucarioti, abbiamo 3 fasi distinte e consecutive: una fase di

inizio, di allungamento e di terminazione.

Nei libri di testo, in genere, la traduzione viene descritta, dal punto di vista dell’uso e del dispendio

energetico, come un processo a due passaggi: una prima fase ATP-dipendente e una seconda fase

GTP-dipendente.

1) ATP-DIPENDENTE: nella trascrizione, l’ATP viene utilizzata nella produzione degli enzimi (mRNA,

rRNA).

2) GTP-DIPENDENTE: durante l’intero processo della traduzione, invece, come fonte energetica si

usa la GTP (guanosil-trisfosfato) perché i nucleotidi non sono solo le componenti degli aminoacidi

ma ciò che permette anche la loro esistenza sono anche i fosfati ed altri enzimi.

Fase di inizio.

Gli attori.

 

5

Il tRNA iniziatore: quel tRNA che riconosce il codone AUG (codone di inizio) negli eucarioti, il

tRNA trasporterà la metionina, nei procarioti trasporterà la formilmetionina.

 I ribosomi (divisi, inizialmente, nella subunità minore e nella subunità maggiore)

 L’rRNA, dove troviamo il codone di inizio

 Energia sotto forma di GTP

Svolgimento della fase di inizio. Si deve creare un “modulo di lettura”, ossia bisogna avere una

condizione IDEALE per la CORRETTA lettura dei codoni.

In particolare, nei procarioti, la subunità minore del ribosoma deve riconoscere l’AUG di inizio

iniziare.

1. Un tRNA si posiziona lungo il filamento stampo, in modo da far appaiare in modo

complementare i nucleotidi del suo anticodone (UAC) con i nucleotidi del filamento stampo.

2. Arriva la subunità maggiore del ribosoma e si lega alla subunità minore, attivando il processo

funzionale del ribosoma: il tRNA si posiziona sul sito P (il secondo sito, quello SUCCESSIVO al sito

E) ma, siccome sul sito P DOVREBBERO esserci diversi aminoacidi, la cosa NON funziona MOLTO

BENE la traduzione, comunque, può avere finalmente inizio.

3. Si è formato il complesso di inizio (chiamato anche “complesso 70S”, strutturato a mo’ di

panino), tramite l’unione subunità minore/tRNA/subunità maggiore.

La subunità minore del ribosoma riconosce il codone di inizio AUG e si posiziona in maniera

corretta, così che il tRNA possa legare l’anticodone al codone di inizio.

La subunità maggiore del ribosoma si posiziona in modo tale da far trovare il tRNA nel sito P.

ↆ

Vedi : “In che modo possiamo interpretare il codice genetico?” (pagina 33)

5 Tutto questo è mediato dall’intervento di fattori di inizio: il fattore di inizio TF3 si lega alla

subunità maggiore, IMPEDENDO che avvenga SUBITO la complementarietà delle basi una volta

che il tRNA è trasportato dal TF2 alla posizione giusta, allora i TF3 (fattori di inizio che bloccavano

la subunità maggiore) si staccano dalla subunità maggiore e questa è pronta a legarsi con quella

minore. Fase di allungamento.

4. Formato il complesso di inizio, il tRNA si è situato nel sito P, così che il sito A possa accogliere un

SECONDO tRNA : il tRNA può portare la leucina (Leu) con sé (corrispondente al codone UAC)

grazie all’enzima Amilocil-tRNA sintetasi, la Leu è capace di spostarsi dal sito P al sito A.

5. A questo punto, ci sono due aminoacidi, il primo Met nel sito P e il secondo Leu nel sito A,

dovendosi legare TRA LORO : per legarsi, bisogna rompere il legame tra l’aminoacido Met col

tRNA questo libera il 3’-OH della metionina, il quale si lega col fosfato in 5’ della leucina



attraverso un legame peptidico dopo questo legame peptidico, il tRNA del sito P è “scarico” e

il tRNA che si trova nel sito A ha 2 aminoacidi.

6. Grazie all’azione della traslocasi, ciò che era compreso nel sito P viene traslocato nel sito E,



liberando di nuovo il sito A, dove attiva un terzo tRNA portandosi dietro la glicina (Gli) l’enzima



peptil-transferasi fa sì che la glicina si leghi alla leucina con un legame peptidico si crea una

tripletta (1 codone).

7. Il processo di traduzione ricomincia da capo: si metterà nel sito A un altro tRNA con un codone

compreso nel citoplasma il sito P è “scarico” e sposta tutto nel sito E.

Fase di terminazione.

8. Questo avviene sino a quando non si incontra un codone di stop : il fattore di rilascio, usando la

GTP, si posiziona nel sito A così facendo, a) rompe il legame che legava il polipeptide col RNA ;

b) libera il polipeptide ; di conseguenza, c) dissocia le due subunità del ribosoma.

Esistono ben 3 fattori di rilascio:

a. RF1 e RF2 riconoscono i codoni di stop (RF1: UAA, UAG ; RF2: UAA, UGA) e stimolano l’idrolisi

del peptide dal tRNA nel sito P.

b. RF3 (GTPasi) stimola la dissociazione dei RF1 e RF2

La subunità minore del ribosoma si sposta lungo la

FASE DI INIZIO molecola dell’mRNA fino a raggiungere il codone di

inizio.