Appunti biologia molecolare

TERMINAZIONE

Per quanto riguarda la terminazione torniamo sul tema del mimetismo molecolare. La terminazione avviene ad uno dei codoni di stop perché non ci sono anticodoni corrispondenti. L'evoluzione ha reso più sicuro questo processo con l'intervento di una proteina RF (RF1 e RF2 in procarioti ed eRF1 in eucarioti). Queste hanno un anticodone proteico, una struttura capace di interagire con gli anticodoni del tRNA formando legami a idrogeno. Il suo scopo finale è quello di idrolizzare il legame acilico tra l'ultimo polipeptide e il tRNA nel sito P.

La proteina RF1 interviene nel sito A quando sull'mRNA si trova il codone di stop. Ad essa viene legata RF3 con GDP che provoca la rottura del legame acilico tra aminoacido e aminoacil-tRNA. A questo punto RF1 idrolizza il suo GTP a GDP e si stacca dal ribosoma, perdendo un fosfato. Questo viene assorbito da RF3 che converte il proprio GDP in GTP: non avrà quindi più affinità.

Per il sito di legame, quindi si staccherà anch'essa dal ribosoma con idrolisi di GTP. La struttura rimanente ha ancora una sua stabilità, ma deve essere smantellata: per fare questo interviene nuovamente EF-G che, collaborando con RRF, si inserisce nel sito A. Idrolizzando poi il GTP a GDP spinge la struttura che inizia il proprio smantellamento: inizialmente scaccia il tRNA fuori dai siti P ed E, successivamente provoca la separazione delle due subunità ribosomiali. A questo punto interviene di nuovo IF3 che si lega alla subunità minore e l'mRNA viene lasciato libero.

La spesa energetica della traduzione è piuttosto alta, ma non riguarda tanto il legame peptidico. La maggior parte dell'energia viene infatti spesa per il movimento del macchinario:

• Elongazione:
• 1 ATP per la formazione del legame aminoacido-tRNA (e anche del legame peptidico);
• 2 GTP utilizzati da EF-Tu ed EF-G;
• Nucleosidi trifosfato per ogni aminoacido aggiunto;
• Inizio:
• 1 GTP

(IF2) nei procarioti;- 2 GTP (eIF2 e eIF5B) eucarioti;- Terminazione:- 1 GTP (RF3);- 1 GTP (EF-G).Tra inizio e terminazione utilizziamo ¾ nucleotidi trifosfato per ogni polipeptide.

EVENTI AVVERSI NELLA TRADUZIONE

• Il fenomeno dei ribosomi in stallo entra in gioco quando abbiamo degli mRNA troncati ohanno perso il codone di stop. In questo caso la traduzione arriva fino alla fine del trascrittoma non può terminare, poiché nel sito A non viene inquadrato un nuovo codone. Intervienequindi un tmRNA, una singola catena di RNA che per la forma ricorda un tRNA per l’alaninae infatti vi è legato, insieme a EF-Tu. In questo modo riesce ad entrare nel sito A. Questoparticolare RNA ha anche una parte che funge da mRNA, quindi la traduzione puòriprendere. Nell’mRNA ci sono dei codoni dell’alanina che, quando tradotti, danno unsegnale di terminazione. L’alanina verrà poi persa, ma verrà “sbloccato” il ribosoma.

72Negli eucarioti, l'mRNA viene maturato nel nucleo ed è quindicomplessato con molte proteine (CAP, avanzi del processo di splicing, EJC). La maggior parte di esse viene riciclata, ma alcune rimangono comunque adese.

Il primo evento traduzionale scaccia le proteine adese all'mRNA, fino a raggiungere il codone di stop. Se questo avviene regolarmente, la traduzione può andare avanti in maniera massiva. Ciò significa che non si incontrano codoni di stop prematuri: se ci fossero, la traduzione si fermerebbe al codone di stop prematuro lasciando sull'mRNA alcune proteine. Interverrà un complesso proteico formato da proteine UPF che porterà allo smantellamento dell'mRNA. Queste veicolano un enzima che degrada il CAP, successivamente può intervenire un esonucleasi 5'-3' che degrada l'RNA privo di CAP.

Può accadere anche che il codone di stop sia assente. Nel caso in cui però sia presente nella zona non tradotta al 3',

aminoacido o, al massimo, per un aminoacido moltosimile. Alcuni aminoacidi hanno quattro codoni, ad esempio l’alanina (GCN). Il numero quattro deriva dalla variazione dell’ultima base in una delle quattro basi. Altri ne hanno sei: hanno la regola delle quattro basi in aggiunta alla regola delle due basi. Un esempio ne è l’arginina che ha CGN e anche AGR, in cui cambia la prima base. Se in una sequenza codificante non troviamo l’AUG, possiamo ipotizzare una divisione in basi in tre modi diversi. Ma come facciamo a capire quale può essere quella giusta? Semplicemente individuando i codoni di stop: se in una sequenza sono presenti quella non rappresenterà una ORF poiché, come sappiamo, la traduzione si fermerebbe. I codoni sono 64, quelli che codificano per gli aminoacidi sono 61. Gli aminoacidi sono invece 20 e i codoni di stop sono 3, quindi fra il 4 e il 5% di codoni in una sequenza casuale dovrebbero essere codoni di stop. Se però 74 vediamo una

ORF ci rendiamo conto che questa previsione è molto lontano dalla realtà, quindi ci accorgiamo che si tratta di sequenze molto conservate nell'evoluzione, poiché una mutazione ne minerebbe l'integrità. Lezione 21MUTAZIONI ED EVENTI PARTICOLARI

• Il wobbing o "vacillamento" è un fenomeno dove la terza base di un codone si accoppia alla prima dell'anticodone in maniera piuttosto "libera". Spesso nell'anticodone è presente un'inosina nella prima posizione che corrisponde alla terza posizione del codone. Questa, come abbiamo già visto, spesso varia. La presenza di un'ipoxantina rappresenta una sorta di jolly: essa, infatti, si lega a C, A e U. Se nell'anticodone è presente un'ipoxantina, essa può quindi prendere contatto in maniera corretta con tre basi. Ciò dimostra che gli anticodoni non sono 61 come i codoni: un singolo anticodone, se presenta

ipoxantina è capace dilegarsi a tre codoni diversi. Un altro meccanismo, che riguarda soprattutto i casi in cui gli aminoacidi sono codificati da due codoni differenti, consiste nella possibilità di accoppiamento tra guanina e uracile. Può quindi bastare un solo anticodone per il riconoscimento di tutti e due gli aminoacidi. L'aminoacido isoleucina è un caso particolare: esso, infatti, è codificato da tre codoni differenti che sono AUA, AUC, AUU. Se notiamo bene, le ultime basi di questi codoni sono proprio quelle che vanno ad interagire perfettamente con l'ipoxantina (la cui base è chiamata inosina). La quarta base darebbe AUG, ma questa non è compatibile con l'ipoxantina, difatti il codone codifica per la metionina. Nei batteri è st