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Il codice genetico e la traduzione

Il codice genetico è letto a triplette che prendono il nome di codoni equivalenti tra DNA e RNA, la struttura primaria delle proteine è fatta da sequenze di amminoacidi dettata dall'mRNA, ciascun amminoacido è codificato da una o più triplette. Le caratteristiche del codice genetico sono:

  • Degenerato ridondante, un amminoacido può essere codificato da più codoni ad accezione di metionina e triptofano e questo ha un significato funzionale non indifferente in termini di mutazioni che possono essere un po' meno deleterie;
  • Non è ambiguo, un singolo codone codifica per un solo amminoacido;
  • Universale, è praticamente identico in tutti gli organismi tranne pochissime rare eccezioni (candida albicans e nei mitocondri).

Il modulo di lettura si chiama open reading frame e il codice di start è sempre AUG (codifica per la metionina, nei procarioti è...

Per la sintesi proteica è necessario l'RNA ribosomiale, ogni ribosoma è formato da una subunità maggiore e minore e l'mRNA si lega per primo alla subunità più piccola e poi si ha il montaggio di quella più grande; un ruolo essenziale è svolto anche dall'RNA transfer (subisce delle modificazioni come dei tagli) che all'estremità 3' porta l'amminoacido giusto per la sequenza presente sull'anticodone (su tRNA mentre il codone su mRNA).
Fasi della traduzione:
1. fase che mette insieme tutti i componenti necessari alla traduzione che inizia INIZIO all'estremità N-terminale e procede verso il C-terminale. La subunità ribosomiale minore si lega all'estremità 5' dell'mRNA e cercail codice di inizio (AUG codifica metionina -- sequenza di Kozak =RNNAUGG), una volta trovato si ha anche l'aggancio della subunità maggiore, il ribosoma ha 3 siti accettoridi tRNA che sono A, P e E; all'inizio il primo tRNA va a posizionarsi nel sito P ma poi tutti gli altri siposizionano nel sito A e se il legame codone-anticodone è giusto si ha la formazione del legame tra i dueamminoacidi e uno scorrimento sulla sequenza del messaggero dell'RNA che era nel sito P sull'E e dell'A inP così A rimane libero per un nuovo tRNA; tutte le proteine vengono prodotte a partire estremità N-terminale e si termina in quella C-terminale e inizia sempre con la metionina che è codificata dal codoneAUG.Nei la prima metionina è formilata (aggiunto un gruppo formile) perché poi nella catena ciprocariotisaranno anche altre metionine e infatti ci sono due t-RNA per la metionina, uno specifico per la formilmetionina e uno per

Le altre aggiunte nella sequenza. Un'altra particolarità dei procarioti è che il tRNA per la formilmetionina entra direttamente nel sito P, anzi nell'emisito P (nella regione della subunità 30S che andrà poi a formare il sito P nel ribosoma intero). Il corretto legame tra ribosoma e RNA dipende dalla sequenza di Shine-Dalgarno, che si trova all'incirca 5-10 nucleotidi prima del codone di avvio e che rappresenta il sito di legame dei ribosomi all'mRNA (ciascun AUG avrà la propria sequenza di Shine-Dalgarno dato che si parla di mRNA policistronici che codificano per varie proteine) e inoltre sono necessari 3 fattori proteici (IF1, IF2 e IF3) che interagiscono con la subunità minore del ribosoma e sono necessari per la formazione del complesso d'inizio 30S). Anche negli si ha la formazione di un complesso tra la subunità minore del ribosoma, mRNA, eucariotitRNA di inizio ma la metionina non viene formilata anche se

esistono comunque due tRNA per la metionina, uno dei quali è specifico per l'inizio; la subunità minore del ribosoma interagisce con l'estremità 5' dell'mRNA facendo una scansione fino a trovare il primo AUG da utilizzare come inizio della traduzione (in una piccola percentuale dei messaggeri, circa il 5%, il primo AUG viene saltato per iniziare più a valle → c'è un sistema/sequenza che ci fa capire quale AUG scegliere per iniziare la traduzione e chiamata sequenza di KOZAK: RNNAUGG); sono vari i fattori di inizio (maggiori rispetto ai 3 dei procarioti e hanno la sigla eIF) che partecipano alla sintesi proteica e ci sono vari eventi che portano all'inizio della sintesi delle proteine, in particolare eIF4F (cap binding protein) è il fattore responsabile dell'interazione con il capping, infatti una volta che la subunità 40S ha raggiunto l'AUG di partenza ed è stata reclutata la

subunità 60S tutti i fattori vengono rilasciati tranne eIF4F che rimane legato al cap pronto per interagire con un nuovo complesso di inizio (a partire dallo stesso messaggero vengono sintetizzate più proteine)

2. avviene la formazione del legame peptidico tra gli amminoacidi = un tRNA che porta il ALLUNGAMENTO à peptide si trova sul sito P e un tRNA associato al proprio aa sta arrivando al sito A, se l'appaiamento codone-anticodone è giusto si forma il legame peptidico con il resto del peptide che era sul sito P e quindi il peptide in crescita è ora sul tRNA del sito A, avviene poi la traslocazione del mRNA che porta allo spostamento del tRNA che non ha più l'aa attaccato nel sito E, il tRNA con attaccato il peptide passa nel sito P e il sito A è pronto per l'ingresso di un nuovo tRNA

3. = quando il ribosoma raggiunge un codone di terminazione (UAG, UAA, UGA) la traduzione TERMINAZIONE si conclude e il polipeptide viene

rilasciato infatti non esistono tRNA con anticodoni per i codoni di stop che vengono invece riconosciuti dai fattori proteici di terminazione RF; nei procarioti il fattore di rilascio RF1 riconosce UAA e UAG mentre RF2 riconosce UGA e UAA mentre negli eucarioti c'è un solo fattore che riconosce tutti i codoni di stop (eRF1), gli RF inducono l'idrolisi del peptide dal tRNA direttamente oppure indirettamente provocando un cambiamento strutturale del ribosoma che a sua volta idrolizza il peptidil-tRNA lasciando però intatto il complesso tRNA/mRNA/Ribosoma che poi viene disassemblato ad opera del fattore di riciclaggio del ribosoma (fattore RRF) nella fase di post terminazione.

in cui si ha la dissociazione dei tRNA, mRNA e delle subunità ribosomiali.

POST TERMINAZIONE

REGOLAZIONE DELLA TRADUZIONE

Esistono numerose proteine regolatrici che impediscono temporaneamente l'attacco dell'mRNA ai ribosomi oppure si legano direttamente al messaggero impedendone

La traduzione (inoltre anche i miRNA hanno un ruolo importante in questa fase in quanto il loro aggancio al mRNA può portare al blocco temporaneo oppure alla degradazione del messaggero infatti stabilità ed emivita del mRNA è un fattore importante perché il suo tempo di sopravvivenza influisce sulla quantità di molecole proteiche che vengono prodotte) e sono importanti anche i che sono un'ampia classe di piccoli RNA microRNA (miRNA) non codificanti (21-25 nucleotidi), a singolo filamento che regolano l'espressione genica a livello post-trascrizionale inducendo la degradazione di specifici mRNA target impedendo la trascrizione a proteina e l'impedimento può essere temporaneo o definitivo, è stato visto che sono implicati anche in diverse patologie cardiovascolari, neurologiche, nell'obesità, diabete e cancro (possono essere utilizzati come marcatori per la diagnosi precoce) e il loro equivalente sintetico utilizzato.

nei laboratori di ricerca persilenziare/bloccare l'espressione di una proteina. Il loro meccanismo d'azione comporta sempre una regolazione negativa (calo della proteina corrispondente o sua assenza, si va a regolare negativamente l'espressione dei geni a livello post-trascrizionale), sono sequenze specifiche che si vanno ad appaiare alla sequenza specifica se presente in un messaggero al fine di determinarne la degradazione o un blocco della traduzione; la funzione di molti miRNA non è nota per molti ma è stata dimostrata la partecipazione a processi fisiologici e patologici (hanno un ruolo in proliferazione, apoptosi, differenziamento, possono essere deregolati in varie patologie umane e coinvolti nelle tumorigenesi). I miRNA sono dotati di una propria nomenclatura e presentano sequenze conservate anche in differenti phyla. Sono per il 50% intragenici (presenti negli introni delle sequenze codificanti) e il 50% sono unità trascrizionali indipendenti con promotore.

sono generati da precursori più grandi (miRNA primari), sono trascritti dalla RNA pol II e maturati a livello del nucleolo da complessi proteici denominati DROSHA (nucleo, rimuove sequenze extra al perminale 5' e 3' del miRNA primario e genera una struttura a forcina) e DICER (citoplasma) per poi essere assemblati in un complesso chiamato RISC (sofisticato meccanismo di silenziamento genico e le proteine della famiglia "argonauta" sono una componente fondamentale e conservata del complesso con attività endonucleasica diretta contro molecole di RNA che hanno sequenza complementare a quella contenuta nel RISC degradano la sequenza a cui il RISC è omologo, degradando mRNA bersaglio o bloccandolo).

Ogni miRNA può avere più di un bersaglio e possono agire in due modi a seconda della complementarietà tra il miRNA e il target:

  1. complementarietà imperfetta bloccano temporaneamente l'espressione dei geni target;
  2. complementarietà perfetta degradano mRNA bersaglio o bloccandolo.
complementarietà perfetta taglio completo del mRNA che non può essere quindi tradotto. Ogni miRNA può avere un suo bersaglio. Invece, i sono piccoli RNA sintetizzati chimicamente o di origine virale che hanno la funzione di farsi degradare l'RNA bersaglio con un meccanismo definito RNA interference e agiscono solo per complementarietà perfetta silenziamento genico, quindi rimozione del gene. I miRNA agiscono a livello cellulare, ma non necessariamente nella cellula che li ha prodotti; infatti, si possono ritrovare in vari fluidi biologici come saliva, siero, plasma, urine, lacrime, latte materno. Rappresentano una forma di comunicazione tra cellule a distanza come anche altre tipologie di proteine. Gli miRNA extracellulari sono inaspettatamente stabili e devono essere protetti dalla degradazione (perché l'RNA nudo è prontamente bersagliato dalle esonucleasi, abbondantemente presenti in molti fluidi extracellulari), quindi.i miRNA sono impacchettati grazie a 5 diversi meccanismi che sono esosomi, microvescicole, corpi apoptotici, proteine
Dettagli
Publisher
A.A. 2022-2023
67 pagine
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SSD Scienze biologiche BIO/11 Biologia molecolare

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Ele_Gori di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biologia molecolare, biochimica clinica e metodologie analitiche e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Pisa o del prof Piaggi Simona.