Riassunto esame Biologia applicata, Prof. Felaco Mario, libro consigliato Biologia, Solomon

LA TRADUZIONE COMINCIA CON LA FORMAZIONE DI UN COMPLESSO DI INIZIO

Inizio:

Nei procarioti,L’inizio della traduzione richiede l’intervento di proteine chiamate

fattori di inizio che si attaccano alla subunità ribosomale minore, che lega la

molecola di m RNA in corrispondenza della regione del codone di inizio AUG. Una

sequenza leader a monte dell’ AUG aiuta il ribosoma ad identificare la sequenza di

AUG che indica l’inizio della regione codificante dell’m RNA. Il t RNA che porta il

primo aminoacido è il t RNA iniziatore che lega l’aminoacido metionina.il

complesso d’inizio è completo quando la subunità ribosomale maggiore si lega alla

subunità minore e vengono rilasciati i rimanenti fattori di inizio. Negli eucarioti

l’inizio della traduzione differisce per tre aspetti. La metionina legata al t RNA

iniziatore non è modificata. Il codone di inizio sull’m RNA si trova all’interno di una

breve sequenza che indica il sito di inizio della traduzione. Il complesso di inizio

negli eucarioti è più complesso di quello procariotico.

DURANTE L’ALLUNGAMENTO, GLI AMINOACIDI VENGONO AGGIUNTI ALLA CATENA

POLIPEPTIDICA IN CRESCITA

I 4 passaggi di un ciclo di allungamento sono:

1) l’appropriato aminocil-t RNA riconosce il codone nel sito A.

2) si lega la tramite uno specifico appaiamento di basi tra il suo anticodone e il

codone complementare sull’m RNA . La fase richiede proteine chiamate fattori di

allungamento . E’ richiesta anche energia fornita dal guanosina trifosfato (GTP). Il

gruppo amminico dell’aminoacido posto sul sito A è ora allineato con il gruppo

carbossilico dell’aminoacido precedente che si trova sul sito P.

3) si forma un legame peptidico tra il gruppo amminico e il gruppo carbossilico,

l’amminoacido sul sito P viene rilasciato dal suo t RNA e viene legato all’aminocil-t

RNA posto sul sito A. questa reazione richiede un enzima chiamato peptidil

transferasi . la sintesi proteica procede sempre dall’estremità amminica

all’estremità carbossilica della catena polipeptidica in crescita.

4) nel passaggio noto come traslocazione , il ribosoma scorre sull’m RNA di un

codone. Il codone dell’m RNA che specifica per l’aminoacido successivo si trova

posizionato nel sito A , non più occupato. Tale richiede energia , fornita dal GTP. Il t

RNA non carico si sposta dal sito P al sito E; da qui entra a far parte del pool

citosolico dei t RNA. La traduzione procede sempre in direzione

5’3’.UNO DEI TRE CODONI DI STOP INDICA LA TERMINAZIONE DELLA

TRADUZIONE

Nella terminazione , la sintesi della catena polipeptidica è terminata da un

fattore di rilascio,una proteina che riconosce il codone di stop alla fine della

sequenza codificante. Quando il sito A si lega la fattore di rilascio , il legame tra il t

RNA nel sito P è l’ultimo aminoacido della catena polipeptidica si rompe. Questa

reazione di idrolisi libera il polipeptide neo-sintetizzato ed inoltre separa i

componenti del complesso di traduzione. Proteine specializzate,dette chaperoni

molecolari , assistono le catene polipeptidiche nel processo di ripiegamento nella

loro conformazione. La conformazione finale della catena polipeptidica è dettata

dalla sua sequenza aminoacidica .

LA VARIAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA IN ORGANISMI DIFFERENTI

Esistono differenze tra i procarioti e gli eucarioti. Gli m RNA batterici sono tradotti

appena trascritti dal DNA .Ma invece i cromosomi eucariotici sono confinati nel

nucleo dalla cellula e la sintesi proteica avviene nel citosol, quindi l’ m RNA deve

essere trasportato attraverso l’involucro nucleare del citoplasma prima di poter

essere tradotto.

LA TRASCRIZIONE E LA TRADUZIONE SONO ACCOPPIATE NEI PROCARIOTI

La traduzione inizia subito dopo la trascrizione ed allo steso m RNA si attaccano

diversi ribosomi. L’estremità della molecola di m RNA che viene sintetizzata per

prima ed è anche la prima ad essere tradotta in proteina . le molecole di RNA

messaggero legati ad aggregati sono definite poliribosmi o polisomi .

GLI m RNA EUCARIOTICI SONO MODIFICATI DOPO LA TRASCIZIONE E DOPO LA

TRADUZIONE

Gli m RNA batterici sono utilizzati immediatamente dopo la trascrizione senza

ulteriori modificazioni. Negli eucarioti , il trascritto originale , m RNA precursore o

pre-m RNA deve essere modificato mentre è ancora nel nucleo. Questa attività di

manutenzione e modificazione post-trascrizionale è necessaria per produrre un m

RNA maturo idoneo ad essere trasportato e tradotto. Durante la trascrizione inizia

negli eucarioti il processo di modificazione del messaggio .In anzitutto enzimi

enzimi specifici aggiungono un cappuccio all’estremita 5’ della catena di m RNA

legato al trascritto di m RNA attraverso tre gruppi fosfato. Una seconda modifica al

messaggero eucariotico, nota come poliadenilazione , si verifica all’estremità 3’

della molecola , in cui si trova una sequenza che serve da segnale per l’aggiunta di

una coda di molte adenine chiamata “coda di poli-A”.enzimi specifici nel nucleo

riconoscono questo segnale di poliadenilazione e tagliano le molecole di m RNA nel

sito corrispondente. A ciò segue l’aggiunta di un filamento di adenina all’estremità

3’. La Poliadenilazione ha varie funzioni: aiuta ad esportare l’m RNA dal nucleo,

protegge alcuni m RNA dalla degradazione e favorisce un efficiente inizio della

traduzione.

VARI TIPI DI RNA EUCARIOTICI :

Le cellule eucariotiche contengono vari altri tipi di RNA. Piccoli RNA nucleari (sn

RNA) si legano a specifiche proteine per formare un complesso di piccole

ribonucleoproteine nucleari, che a sua volta si combina con altre sn RNA per

formare uno spliceosoma.

Un RNA della particella di riconoscimento del segnale (SRP RNA), in combinazione

con alcune proteine, dirige il complesso ribosoma-m RNA –polipeptide al RE rugoso

poco dopo l’inizio della traduzione . piccoli RNA nucleolari ( sno RNA), processa le

molecole di pre- m RNA all’interno del nucleolo durante la formazione delle

subunità ribosomaoli. I piccoli RNA nucleolari individuano siti di taglio o di

metilazione.

La scoperta dell’RNA ha la capacità di regolare l’espressione genica. Tale

fenomeno,è noto come RNA interference (RNAi). In esso delle piccole molecole di

RNA interferiscono con l’espressione dei geni o con i loro trascritti ad RNA. L’RNA

interference coinvolge , i piccoli RNA interferenti (si RNA). I microRNA (miRNA)

inibiscono la traduzione di m RNA coinvolti nella crescita e nello sviluppo.

LA DEFINIZIONE DI GENE SI E’ EVOLUTA CON L’ACQUISIZIONE DI SEMPRE

MAGGIORI CONOSCENZE SUI GENI

Un gene può essere definito come una sequenza di nucleotidi che porta

l’informazione necessaria per produrre uno specifico RNA o polipeptide. Un gene

comprende sia sequenze di regolazione non codificanti che sequenze codificanti.

LE MUTAZIONI

I diversi tipi di mutazione possono andare dalla completa distruzione della

struttura di un cromosoma ad un cambiamento in una singola coppia di basi. Una

sostituzione di base può compromettere la funzione di una proteina se altera un

codone che quindi o specificherà un aminoacido diverso[mutazione missenso] o

darà origine ad un codone di stop [mutazione non senso]. La sostituzione di una

base può avere effetti minimi se l’aminoacido non è cambiato oppure se viene

sostituito con un altro chimicamente simile.

L’inserzione o la delezione di una o due coppie di basi in un gene invariabilmente

distrugge la funzione della proteina, poiché portata ad una mutazione frameshift,

che cambia completamente la sequenza dei codoni a valle della mutazione.

Le mutazioni possono anche verificarsi a causa di sequenze di DNA mobili, note

come trasposoni, che possono ‘saltare’ all’interno di un gene. Molti di essi sono

retrotrasposoni, che si replicano mediante la formazione di un intermedio a RNA; la

trascrittasi inversa poi li converte nella loro sequenza di DNA di origine che

possono inserirsi in un gene.

REGOLAZIONE GENICA

LA REGOLAZIONE GENICA NEI BATTERI E NEGLI EUCARIOTI

Le cellule procariotiche ed eucariotiche utilizzano meccanismi di regolazione

genica differenti.

Il requisito primario per la regolazione genica nei batteri è la produzione di

enzimi ed altre proteine nel momento in cui, sono richiesti, per cui il

meccanismo più efficace è il controllo a livello trascrizionale. L’organizzazione

di geni correlati in gruppi, permette di sintetizzare esclusivamente i prodotti

genici utili in quel momento. La regolazione genica negli eucarioti è più

complessa. Le cellule eucariotiche utilizzano enzimi preformati ed altre proteine

che possono essere rapidamente convertite da uno stato inattivo ed uno attivo.

Ogni tipo di cellula ha infatti geni che sono attivi ed altri che possono non

essere mai usati.

LA REGOLAZIONE GENICA NEI BATTERI

I suoi Geni sono costantemente trascritti e sono chiamati geni costitutivi. Le

cellule nei batteri hanno 2 possibilità per controllare la propria attività

metabolica: possono regolare l’attività dei loro enzimi oppure il numero di

molecole enzimatiche presenti in ogni cellula. I procarioti sono in grado di

rispondere ai cambiamenti delle condizioni ambientali e rispondono in maniera

efficiente in quanto i geni funzionalmente correlati sono regolati insieme

all’interno di complessi di geni chiamati “operoni”.

GLI OPERONI NEI PROCARIOTI CONSENTONO IL CONTROLLO COORDINATO DI

GENI FUNZIONALMENTE CORRELATI

Affinché si possa utilizzare il lattosio come fonte di energia, lo zucchero deve

essere scisso nei monosaccaridi glucosio e galattosio dall’enzima beta-

galattosidasi. Successivamente il galattosio è convertito in glucosio da un altro

enzima e le risultanti due molecole di glucosio sono a loro volto utilizzate nella

via della glicolisi. In presenza di lattosio aumentano anche i livelli di altri 2

enzimi: lattosio permeasi e galattoside transacetilati. L’enzima permeasi è

necessario per il trasporto del lattosio attraverso la membrana cellulare; in sua

assenza solo una piccola quantità di lattosio può penetrare nella cellula.

Ciascuna sequenza che codifica una proteina è detta gene strutturale.

E’ stato coniato il termine operone per riferirsi ad un complesso genico che

comprende geni strutturali con funzioni correlate e sequenze di DNA vicini

responsabili del loro controllo. La trascrizione dell’operone lattosio inizia

quando la RNA polimerasi si lega ad un singolo sito promotore a monte delle

sequenze codificanti. Procede poi per trascrivere il DNA formando un singo