Appunti di Microbiologia generale

LA TRADUZIONE DEL DNA

La traduzione è un cambio di linguaggio che richiede una decodifica; la codifica dell'informazione nel DNA è sulla base di quattro basi azotate, ma nella destinazione finale il messaggio è espresso in un linguaggio più complesso basato su 20 amminoacidi quindi è necessario avere una relazione tra i due linguaggi.

Il codice genetico mette in relazione l'informazione contenuta nel DNA con l'equivalente contenuto sotto forma di sequenza amminoacidica; esso è organizzato in triplette di nucleotidi dell'RNA. Inoltre, il codice genetico è degenarato in quanto una singola tripletta è tradotta in un unico amminoacido, il quale può essere codificato anche da altre triplette; tuttavia, non ci sono triplette che codificano per amminoacidi diversi. Ci sono eccezioni in cui un amminoacido è codificato da un'unica tripletta: è il caso della metionina, la quale.

tripletta codificante per un amminoacido, chiamata anticodone. Avendo la tripletta complementare, il tRNA avrà legato nel sito di attacco l'amminoacido corrispondente alla tripletta. Si tratta di un traduttore che consente di riconoscere la tripletta e avere l'amminoacido corretto. Il tRNA è il sistema di riconoscimento, ovvero quello che legge la molecola di RNA e si porta alle spalle il corrispondente amminoacido. Questo tRNA è chiamato più correttamente amminoacil tRNA.

Per unire l'informazione presente a livello di codone con il corrispettivo amminoacido esiste un enzima, l'amminoacil tRNA sintasi, fatta in modo tale da avere 2 siti catalitici: uno per la molecola di tRNA e uno per l'amminoacido che corrisponde a quel tRNA. Questo enzima interagisce con l'amminoacido specifico, con consumo di energia, e una volta che l'amminoacido si è legato all'enzima, l'enzima lega il corrispettivo tRNA.

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Tagliabuee catalizza il legame covalente tra l'amminoacido e il tRNA, con liberazione di AMP. A questo punto l'enzima libera l'amminoacil tRNA. Anche qui ho bisogno di 20 diversi tipi di amminoacil tRNAsintasi. Questo è un punto chiave del sistema di traduzione, perché qui avviene l'interpretazione del codice. Una volta ottenute queste molecole ibride, la sintesi proteica farà il resto.

Il meccanismo con cui si forma il tRNA è complesso; essi sono costruiti grazie all'attività di un enzima attivante che possiede un sito per l'amminoacido, un sito per l'ATP e uno per il tRNA. L'amminoacido corretto viene riconosciuto sul sito recettore dell'enzima e viene legato attraverso al consumo di ATP per formare la molecola ad elevata energia dell'amminoacil-AMP e uno ione pirofosfato.

La proteina con questa conformazione riconosce nel secondo sito di legame il transfer ancora scarico dell'amminoacido: le due

Le molecole sono i substrati per l'enzima che lega amminoacido attivato al tRNA. Segue poi il rilascio di AMP e del tRNA caricato. Questo processo avviene con l'intervento della tRNA sintasi e si tratta del meccanismo usato per tradurre l'informazione dall'RNA in un linguaggio più complesso.

Successivamente l'anticodone sull'tRNA viene riconosciuto poi nel ribosoma così da consentire la sintesi della proteina, la quale è un processo che prevede la presenza dell'RNA messaggero e del ribosoma costituito da due subunità, il quale si assembla sull'mRNA (che è più lungo del gene da cui deriva) e vi scorre lungo fino a quando non riconosce la tripletta di inizio: il primo amminoacido legato è sempre la metionina e successivamente il ribosoma continua a scorrere e genera la proteina aggiungendo un amminoacido per volta.

Anche nella traduzione c'è una direzione, ovvero 5'3'; quando

Il ribosoma, tripletta dopo tripletta, trova quella di stop, percepisce il segnale di smontarsi, di liberare la proteina e di sganciarsi dall'mRNA. Questo processo avviene simultaneamente con più ribosomi sullo stesso mRNA, il quale viene processato; si ha quindi un processo di amplificazione del flusso dell'informazione.

Inoltre, un gene può essere trascritto in tante copie di mRNA, di cui ognuno viene letto da tanti ribosomi e quindi si ha un'amplificazione nella produzione delle proteine. Accendere o spegnere un gene può essere fatto in funzione di quanta proteina serve in quel momento.

La sintesi proteica è un meccanismo che accomuna tutti gli esseri viventi. La macchina che assembla il tutto è il ribosoma, costituito da 2 subunità costituite da RNA, detto RNA ribosomiale, e proteine.

All'interno della cellula quindi abbiamo 3 tipi di RNA:

• tRNA: RNA transfer, ce ne sono tanti quanti sono gli amminoacidi;
• mRNA: RNA messaggero,
che sono l'intermedio tra il gene e ciò che verrà tradotto, ovvero quel binario verde; 78Federico Tagliabue• rRNA: RNA ribosomiale, che ha un'importanza fondamentale perché va a costituire le 2 subunità del ribosoma, e tutta la tassonomia degli esseri viventi si basa sulle sequenze nucleotidiche contenute in queste molecole. Considerando i geni, abbiamo geni il cui prodotto finale è una proteina, per cui si passa da uno step intermedio con mRNA, ma abbiamo anche geni che hanno come unico prodotto un RNA, ovvero questi geni non codificano per una proteina, ma per i tRNA e i rRNA. Questa differenza è molto importante in virtù della degenerazione del codice genetico. Infatti come già detto le sequenze nucleotidiche dei geni che codificano per proteine possono essere anche molto diverse, mentre quelle che codificano per l'RNA sono molto simili, perché non prevedono degenerazione, e non possono anche essere.modificate perché perderebbero la loro funzione. Il concetto su cui si basa l'analisi della sequenza ribosomiale è un pilastro della tassonomia moderna. Il ribosoma è una struttura complessa, formata da 2 subunità, riesce ad agganciarsi al mRNA perché riconosce delle sequenze canoniche sulla molecola di mRNA, e nella subunità maggiore vengono identificati una serie di siti di reazione. La subunità minore, che è più lunga del gene, ovvero viene trascritta un po' prima dell'inizio del gene, si aggancia all'mRNA, riconoscendo la sequenza RBS, e si crea un'interazione tra questi 2 tipi di RNA. In seguito avviene il riconoscimento sull'mRNA della metionina-tRNA, attraverso l'anticodone e il codone dell'mRNA tramite legame a H, che è il primo step che consente di assemblare la macchina di sintesi. A seguito di questa interazione a 3 (subunità minore, mRNA e metionina-tRNA) sipuò essere rilasciato dal sito di legame. Questo processo di allungamento della catena peptidica continua fino a quando non viene raggiunto un codone di stop sull'mRNA, che segna la fine della sintesi proteica. Durante il processo di sintesi proteica, il ribosoma si muove lungo l'mRNA, leggendo i codoni e facendo corrispondere gli anticodoni dei tRNA con i codoni complementari sull'mRNA. Questa corrispondenza tra codoni e anticodoni determina l'ordine degli amminoacidi nella catena peptidica e quindi la sequenza di aminoacidi nella proteina finale. È importante notare che il processo di sintesi proteica avviene all'interno delle cellule, in particolare nel citoplasma. Questo processo è fondamentale per la produzione di proteine, che svolgono molte funzioni vitali all'interno dell'organismo.

diconseguenza si sgancia. Il ribosoma si sposta di una posizione, libera il nuovo sito per il codone successivo che verrà riconosciuto dall'altro tRNA, ci sarà l'interazione tra tRNA e mRNA, si creerà un nuovo legame peptidico e il dipeptide verrà trasferito sul terzo amminoacido, e così via fino quando arriverà al codone di stop e la sintesi sarà finita.

A questo punto interagisce il fattore di rilascio in uno dei siti di legame del ribosoma, e provoca il rilascio del precedente tRNA e quindi il rilascio del peptide, e poi le 2 subunità del ribosoma si sganciano e la sintesi si interrompe. Quindi la macchina molecolare si disassembla. Nel caso in cui si stia codificando per un enzima rilevante e utile in quel momento, più ribosomi possono lavorare sullo stesso mRNA simultaneamente. Se per esempio alla cellula serve il trasportatore di uno zucchero perché in quel momento la cellula ha biso