Biologia e genetica

VANTAGGI DEL CONTROLLO COMBINATORIO:

geni utilizzando gli stessi fattori di trascrizione. Con pochi fattori possono essere regolati tutti i

geni correlati tra di loro che devono funzionare insieme.

3.REGOLAZIONE POST-TRASCRIZIONALE

La cellula ha già trascritto l’mRNA, però arriva uno stimolo che indica che quell’RNA appena

trascritto non serve più. A questo punto la cellula può:

•liberare l’mRNA

•andare ad agire sul processo di maturazione modificandolo= esistono infatti geni che

possono iscrivere nei loro trascritti una maturazione differenzialeuno stesso gene dà un

trascritto primario, il quale deve subire una maturazione; in alcuni geni però questa

maturazione può avvenire in modi diversi -in particolare, possiamo avere splicing o

splicing alternativo,

poliadenilazione-. In particolare, può avvenire in cui non solo vengono

rimossi alcuni introni, ma possono essere rimossi anche alcuni esoni. Lo splicing alternativo

serve per fare in modo che da un unico gene possano essere trascritti 4 RNA diversi da 4

proteine diverse (proteine della stessa famiglia, molto simili tra loro, che svolgono la stessa

funzione).

4.REGOLAZIONE TRADUZIONALE

L’RNA è già stato trasportato nel citoplasma, dove ci sono i ribosomi. Se la cellula non vuole

più tradurre quell’RNA, può:

•degradare l’RNA messaggero

•rendere inattivo l’RNA messaggero utilizzando i microRNA

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•interagire con l’RNA messaggero legandolo ad altre proteine

Cerca quindi di fare in modo che l’RNA non si leghi ai ribosomi, in modo tale da non

permettere la sua traduzione. 14 nov. 2018

Flusso di informazione genetica= passaggi che portano l’informazione dal DNA alle proteine

TRADUZIONE

La traduzione dell’informazione consente di sintetizzare le proteine che sono poi responsabili

del fenotipo. È più corretto comunque dire che i geni che vengono sottoposti a trascrizione e

poi traduzione codificano una catena polipeptidica, non una proteina, in quanto alcune

proteine sono composte da diverse catene polipeptidiche, ognuna sintetizzata da geni diversi.

Noi abbiamo 20 amminoacidi possibili in natura, mentre i nucleotidi sono solo 4 non esiste

un codice con una corrispondenza diretta un codice-un amminoacido. Infatti, sul nostro RNA vi

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sono triplette di nucleotidi che codificano un amminoacido. Vi sono in tutto 64 triplette (4 ),

quindi 44 triplette in più rispetto a quelle che servono per i soli 20 amminoacidi. Ciò significa

che più triplette codificano lo stesso amminoacido.

Il codice genetico è un modo di decifrare un’informazione, ovvero una tabella con 64 possibili

triplette a ognuna delle quali corrisponde l’amminoacido codificato a livello proteico. Il codice

si dice che è degenerato: infatti, ogni tripletta codifica un amminoacido specifico, ma non è

vero il contrario, ovvero non è vero che ogni amminoacido specifico è codificato da una sola

tripletta.

UAG, UAA, UGA= segnali di stop. Sono triplette che non corrispondono a nessun

amminoacido. Quando il ribosoma arriva lì si ferma, in quanto indicano la fine della

traduzione.

AUG= tripletta d’inizio, sempre corrispondente al codone di inizio della traduzione. L’AUG

codifica per la metionina. Potrebbe comunque trovarsi anche all’interno della sequenza

dell’RNA, in quanto ogni proteina può contenere tante metionine.

Il codice genetico deve essere:

•universale= la tabella di decodifica vale per OGNI organismo. Ci sono però delle rare

eccezioni, rappresentate da organismi poco evoluti (es: alghe), in cui alcune triplette non

coincidono con l’amminoacido della tabella. L’altra eccezione è rappresentata dal fatto che il

nostro DNA mitocondriale non segue perfettamente la tabella codice genetico nucleare ≠

codice genetico mitocondriale. Questo perché i mitocondri si sono evoluti in maniera

indipendente

•degenerato

•lineare= quando il ribosoma legge l’RNA messaggero lo legge una tripletta alla volta, sempre

partendo dal codone d’inizio

•senza virgole= questo è un problema perché se viene cambiato qualcosa nel codice, il

ribosoma non se ne accorge. 47

•vacillante= caratteristica particolare legata al fatto che quando il tRNA è in grado di

riconoscere la tripletta sull’mRNA, lo fa tramite appaiamento di base. Può capitare che

l’appaiamento sia corretto, ma può anche succedere che per errore ci sia un appaiamento

sbagliato alla terza base. Questo appaiamento sbagliato indica il vacillamento; la cellula

tollera questa cosa. Il vacillamento quindi non è altro che la tolleranza della cellula di

appaiamenti anomali sulla terza base del codone. Quali appaiamenti tollera la cellula? Quelli

che coinvolgono la Guanina e l’Uracile. In particolare, se sul codone ho la guanina, essa può

appaiarsi o giustamente con C o in maniera ingiusta con U, mentre se ho l’uracile esso può

appaiarsi o giustamente con A o in maniera errata con G.

Le molecole coinvolte nel processo di traduzione sono di tipi diversi: amminoacidi, mRNA,

tRNA (riconoscono i codoni sull’RNA e li appaiano agli amminoacidi corretti), energia,

ribosomi.

tRNA

È composto da un numero limitato di nucleotidi. È una molecola di RNA a singolo filamento

(come tutte le altre molecole di RNA): all’interno si formano legami a idrogeno tra nucleotidi

della catena. È formato da diverse regioni:

•anticodoni

•coda all’estremità 3’ dove verrà agganciato l’amminoacido= l’abbinamento è legato a un

enzima (amminoacil-tRNa sistetasi) che ha la funzione di andare a prendere l’amminoacido e

agganciarci il tRNA corretto. Siccome ci sono 20 amminoacidi diversi, ci sono anche enzimi

diversi, ognuno dei quali lega un amminoacido. È l’enzima stesso che garantisce

l’abbinamento corretto.

A questo punto ha inizio la traduzione. Innanzitutto, bisogna far riconoscere la molecola di

mRNA a una subunità minoresolo la subunità minore si aggancia all’mRNA. Quella maggiore

si aggancerà solo successivamente. La subunità minore si aggancia al 5’ cap e si inizia a

muovere, fermandosi all’AUG. All’AUG d’inizio viene legato il primo tRNA (con la metionina,

proprio perché AUG codifica per la metionina); solo in questo momento si aggancia la

subunità maggiore e parte la vera e propria traduzione.

La subunità maggiore è molto complessa dal punto di vista strutturale ed ha dei siti specifici

di legame. In particolare, ha tre siti:

•sito A (amminoacidi)= sito dove si agganceranno uno ad uno gli amminoacidi che devono

essere aggiunti alla catena

•sito P (proteina)= sito dove si aggancia la proteina man mano che procede la traduzione

•sito E (exit)= sito d’uscita di tutte le componenti che non servono più

Quando la subunità maggiore si aggancia ai tre siti, lo fa in una maniera specifica, ovvero con

il sito P (dove c’è la catena nascente) sovrapposto al tRNA che porta la metionina, mentre il

sito A è vuoto all’inizio della traduzione ed è a cavallo della seconda tripletta. Nel sito A

arriverà un nuovo tRNA, che si lega al secondo codone e si forma una struttura complessa in

cui c’è: RNA legato ai due tRNA, entrambi i siti del ribosoma occupati e i due amminoacidi. In

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questo momento avviene una cosa particolare, ovvero il distacco della metionina dal primo

tRNA e l’aggancio di questa metionina sull’amminoacido successivo, ovvero la prolina. Questa

attività di sgancio di un amminoacido dal tRNA e aggancio sull’amminoacido successivo si

chiama attività peptidil tranferasica: un’attività enzimatica che viene svolta non da

proteine, ma dall’rRNA che forma la subunità maggiore, che stacca questa metionina e la

aggancia al secondo amminoacido, formando un legame peptidico. A questo punto si forma la

prima catena nascente di proteina, legata al tRNA che è ancora nel sito A. Questo tRNA a

questo punto è scarico in quanto non ha più nessun amminoacido legato. Una volta formato il

legame peptidico tra i due amminoacidi, il ribosoma va avanti di tre nucleotidi; spostandosi in

avanti di tre nucleotidi, siccome i tRNA rimangono agganciati all’mRNA, questi rimangono

indietro rispetto al ribosoma: il primo tRNA si stacca perché va nel sito E; il secondo, che

prima era nel sito A, ora si trova nel sito P; nel sito A non c’è nulla. Arriva il terzo tRNA, che

porta il terzo amminoacido, e tutto ricomincia. Lungo tutto il percorso c’è sempre il ribosoma

che si muove in avanti; muovendosi in avanti libera sempre il sito A e il sito A va ad

agganciarsi a tre nucleotidi nuovi, ovvero la tripletta successiva.

Ciò avviene per tutto l’RNA fino a quanto sul sito A si arriva ad un codone di stop, che non

codifica per nessun aminoacido. A questo punto si lega un’altra proteina (fattore di rilascio)

che si lega al codone di stop ed è il segnale di fine traduzione. Il ribosoma si disassembla e

rilascia la proteina che ha formato fino a quel momento sottoforma di proteina con struttura

primaria. I ribosomi disassemblati possono a loro volta ricominciare a fare traduzione

riassemblandosi.

Man mano che il ribosoma va avanti nel processo di traduzione, la parte già tradotta di RNA

non è più coperta dal ribosoma, ma è libera. Essendo libero il 5’ dell’mRNA, esso può essere

agganciato contemporaneamente anche da altri ribosomicapita sempre di vedere RNA

contemporaneamente tradotti da più ribosomi. Queste strutture formate da un RNA e tanti

ribosomi agganciati sono chiamate polisòmi (tipicamente presenti in tutte le cellule). Ciò

consente di produrre più proteina in tempi veloci. 15 nov. 2018

MUTAZIONI

Per mutazione si intende un qualsiasi cambiamento che si può avere all’interno del DNA. Si

tratta di un cambiamento casuale, che può avvenire in ogni momento della vita della cellula e

quindi in ogni momento della vita dell’organismo. Non è indotto da niente, ad eccezione di

alcuni casi in cui gli errori sul DNA vengono facilitati dalla disposizione di alcuni fattori. Una

qualsiasi variante all’interno del DNA è importante dal punto di vista evolutivo. Le mutazioni

sono essenziali, per questo non tutti gli errori vengono corretti dalla cellula.

Le mutazioni possono essere classificate in due macro-gruppi:

•mutazioni germinali= mutazione già presente nei gameti che formeranno

l’individuomutazione ereditata, che deriva da un errore già presente nel DNA materno o

paterno o da