Appunti DNA E RNA

RNA

E' una molecola acida a singolo filamento formata da monomeri.

AMP--> Adenosina mono fosfato

GMP--> Guanina mono fosfato

CMP--> Citosina mono fosfato

UMP--> Uracile mono fosfato

I nucleotidi dell'RNA si chiamano ribonucleotidi

Gli accoppiamenti sono :

. A-U

. G-C

Ciò che rende il ribosio dal desossiribosio è il gruppo del carbonio 2', che lega, al posto di

un H, con il gruppo ossidrilico OH.

La molecola di RNA ha un'emivita più breve di quella di una molecola di DNA, si parla

infatti di qualche ora.

Il gruppo OH, è ciò che contraddistingue il ribosio dal desossiribosio, per il resto i due

zuccheri risultano identici.

I ribonucleotidi liberi nel nucleo sono trifosfati ( 3 sedui di acido fosforico).

Quando i ribonucleotidi si legano perdono 2 gruppi fosfati e si legheranno nello stesso

modo del DNA, ossia con un legame fosfodiesterico.

Anche l'andamento della molecola sarà uguale.

C'è la possibilità che la molecola di RNA contenga nella propria sequanza delle regioni

palindromiche, ossia sequenze di nucleotidi che se lette in direzioni opposte risultano

complementari.

Queste regioni possono avvicinarsi e unirsi con un legame ad idrogeno (Ciò non implica

che l'RNA sia un doppio filamento), creando delle regioni in cui l'RNA è più stabile e meno

facilmente degradabile.

Le sequenze palindromiche regolano l'emivita dell'RNA.

Esistono molti tipi di RNA, ma i principali sono quattro:

. RNA ribosomico o ribosiomale (rRNA) 80%

. RNA trasfer o di trasferimento (tRNA) 15%

. RNA messaggero (mRNA) <5%

. Piccoli RNA nucleari o RNA della serie U <1%

L'mRNA è l'unico RNA che va in sintesi proteica.

rRNA, tRNA e RNA della serie U non vanno in sintesi proteica, ma l'rRNA e tRNA agiscono

nella sintesi proteica, mentre l'RNA della serie U serve a modifica gli RNA messaggeri

prima di uscire dal nucleo (Splicing).

In biologia molecolare e in genetica, lo splicing dell'mRNA è una modifica del nascente

pre-mRNA che avviene insieme o dopo la trascrizione, nella quale gli introni sono rimossi

e gli esoni vengono uniti. Ciò è necessario per il tipico RNA messaggero prima che possa

essere usato per produrre una corretta proteina tramite la traduzione o sintesi proteica.

Esistono 4 tipi di rRNA e si differenziano per la lunghezza e per i nucleoti che li

compongono:

. 28 S

. 18 S

. 5.0 S

. 5.8 S

Ribosoma

Il ribosoma è fatto da una subunità minore e una subunità maggiore. La sub unità minore è

formata da una 1 dei tipi di rRNA, mentre la seconda sub unità è formata dai 3 restanti.

L'unione dei 4 rRNA più le proteine ribosomali formano le sub-unità.

Le si formano nel nucleo ed escono per poi finire su la membrana del reticolo

endoplasmatico.

Una volta unite lasceranno un foro che servirà da passaggio per l'mRNA. L'mRNA darà le

informazioni per sintetizzare la proteina, e una volta pronta questa uscirà da un altro foro.

All'interno del ribosoma ci sono due tasche, le quali contengono tRNA che ha il compito di

procurarsi gli amminoacidi per la sintesi proteica.

Esistono 40-50 tipi di transfert, e ognuno è specifico per un amminoacido diverso.

Il tRNA ha una struttura a trifoglio, che è possibile grazie ai legami ad idrogeno.

I legami ad idrogeno creano delle regioni palindromiche (a complementarietà interna, nel

senso che ci sono le basi azotate complementari) zone in cui il tRNA si ripiega su se

stesso formando le "braccia".

Il tRNA è formato da:

. 4 braccia, ossia le regioni palindromiche;

. 3 anse, formate da zone non palindromiche;

Ogni braccio e ogni ansa servono a legare qualcosa. Questo qualcosa sono gli

amminoacidi che verranno trasportati dal citoplasma al ribosoma.

. Braccio e ansa D (Quello di sinistra rosso): Questa struttura lega un enzima, chiamato

amminoacil-tRNAligasi. Questo enzima serve a legare il tRNA all'amminoacido.

. Braccio accettore(in altro): L'amminoacido si lega su questo braccio all'estremità 3'.

. Ansa e braccio T (Quello di destra in giallo): E' grazie a questa zona che il tRNA va a

legarsi al ribosoma, ovviamente una volta legato all'amminoacido

. Ansa dell'anticodone: Nel linguaggio biologico l'anticodone è un insime di 3 nucleotidi

(tripletta nucleotidica). Questi 3 nucleotidi fanno la specificità del tRNA, ossia lo

caratterizzano, indicando con quale amminoacido possono legarsi. L'anticodone si lega

all'mRNA tramite una tripletta di quest'ultimo, chiamata codone. Codone e anticodone

sono tra loro complementari, e quindi si legano tramite legami ad idrogeno.

Quindi prima lega la ligasi, poi il tRNA con la ligasi lega l'amminoacido, una volta legato il

tRNA viaggia verso il ribosoma e una volta arrivato si lega a questo grazie al braccio T.

Dentro al ribosoma il tRNA incontra la molecola che gli permette di partecipare alla sintesi

proteica, ossia l'mRNA. Questo tRNA si lega al messaggero tramite l'ansa dell'anticodone.

L'informazione genetica si chiama anche gene o unità di trascrizione. Contiene tutto ciò

che serve per far si che quella portzione di DNA sia trascritta ( 1 filamento di mRNA).

Per fare la sintesi dell'RNA serve:

. RNA polimerasi è un enzima che lavora in un'unica direzione. Il legame fosfodiesterica

parte da 5' e va verso 3'. L'RNA polimerasi lavora per complementarietà delle basi,

partendo a leggere dal 3' OH.

. Nucleotidi liberi (ribonucleotidi trifosfati)

. Sale (Mg)

. Gene, ossia quella porzione discreta di DNA che contiene l'informazione genetica.

L'RNA polimerasi vedendo un promotore sa qual è l'inizio e qual è la fine della

trascrizione.

Per promotore si intende la regione iniziale di un'unità di trascrizione, ossia il punto in cui

deve cominciare la trascrizione.

Il promotore è il luogo in cui l'RNA polimerasi si "attacca" per iniziare la trascrizione, e allo

stesso tempo gli indica in che direzione il filamento deve essere trascritto.

Dopo il promotore comincia la seconda parte del gene, detta sequenza trascritta o

codificante del gene.

Qui le coppie di basi sono nominate con numeri positivi.

L'ultima parte del gene è detta terminatore ossia quella sequenza che dirà all'RNA

polimerasi quando smettere di trascrivere. Per motivi inerziali il processo di trascrizione

non terminerà immediatamente, ma comprenderà anche una parte del terminatore che poi

sarà eliminata da particolari enzimi.

Resta il problema di come abbia fatto il filamento di DNA ad aprirsi, questo è possibile

grazie a un enzima chiamato elicasi.

L'elicasi è un enzima che utilizza energia per rompere i legami a idrogeno della doppia

elica.

Questa rottura partirà da una zona del DNA facilmente denaturabile, ossia ricca di basi A-T

(per i loro legamia idrogeno doppi e non tripli).

Nel promotore, circa 25 basi prima del +1 ( circa -25) c'è una particolare regione detta tata

box:

5'-TATATTT-3'

3'-ATATAAA-5'

La tata box è formata da due filamenti antiparalleli di DNA.

La transizione da complesso promotore chiuso a complesso promotore aperto segna

l’inizio della sintesi della catena di RNA.

La regione che contiene la RNA polimerasi, il DNA e la molecola di RNA nascente è

chiamata bolla di trascrizione.

In questa regione, il filamento di RNA di nuova sintesi ibridizza con lo stampo di DNA, ciò

significa che il DNA è legato con un legame ad idrogeno all'RNA.

Il filamento di RNA si forma a partire dalla base azotata complementare.

L'RNA polimerasi è anticipata da un altro enzima, l'RNA elicasi, la quale apre la doppia

elica del DNA.

Nel frattempo dietro, l'elica si chiude ed esce l'RNA formato.

Questo si definisce come processo di allungamento dell'RNA.

Tutto il processo continua fino a quando non si arriva alla regione del terminatore. Il

segnale di stop è dato dalla comparsa di una sequenza nucleotidica ricca di T-A chiamata:

sequenza di poliadeninazione (3'-TTATTT-5').

L'RNA polimerasi trascrive questa sequenza, e poi inizia a frenare. La frenata dura circa

100 nucleotidi, per finire in un staccamento completo dal DNA con conseguente

liberazione di energia.

Ci sarà quindi un enzima che eliminerà la sequenza trascritta durante la frenata, per poi

liberare i nucleotidi per far si che possano essere riutilizzati.

L'RNA sintetizzato (RNA immaturo o pre-mRNA) deve andare nei ribosomi, ma per uscire

dal nucleo deve subire un processo di maturazione. Questo processo di maturazione fa sì

che:

. L'RNA esca dal nucleo;

. Abbia la struttura che gli permetta di andare in sintesi proteica;

. Sulle sue estremità compaiano dei "cappucci" che lo proteggono dal le nucleasi, più

specificatamente dalle eso-nucleasi.

Splicing--> Toglie le regioni nucleotidiche che non servono per costruire la proteina.

Queste regioni sono costituite da gli introni.

Capping--> Serve, oltre che a evitare l'attacco da parte delle eso-nucleasi, a riconoscere

le estremità 5' del mRNA. E' proprio da questo punto che comincia la sintesi proteica.

RNA Polimerasi

Durante la trascrizione si produce un insieme di più molecole di mRNA, ed è proprio

questo che permette la specializzazione delle cellule.

La quantità di messaggero prodotto varia in base alla tipologia della cellula. Una cellula

muscolare pordurrà tanta miosina, a differenza di una cellula nervosa che ne produrrà

poca (livello basale).

L'RNA polimerasi è un enzima intelligente, che sa esattamente quante molecole di

messaggero produrre da quello specifico gene. Ovviamente la quantità di messaggero è

proporzionale alla quantità di proteina che deve essere prodotta.

Per capire quanto produrre, l'RNA polimerasi deve avere segnali presenti sulla regione del

promotore genico.

I fattori di trascrizione sono proteine che collaborano in questa funzione con il

promotore.

Questi fattori di trascrizione si posizionano in particolari siti, chiamati sequenze

canoniche.

Ogni sequenza canonica è specifica di un dato gene.

L'RNA polimerasi legge la sequenza canonica, e se questa è legata al fattore di

trascrizione trascriverà il gene in una determinata quantità (ciò dipende dalla lettura o

meno del fattore di trascrizione).

Promotore prossimale--> E' l'insieme formato dal promotore e la sequenza canonica.

Prende questo nome perchè è posizionato subito prima del p