Biologia e genetica - trascrizione e traduzione

Ruolo in sintesi proteica: Trascrizione e Traduzione

Confronto tra la struttura dell'mRNA in eucarioti e procarioti

Trasporto di molecole di mRNA attraverso i porinucleari

Dalla trascrizione alla traduzione

L'mRNA prodotto dall'RNA polimerasi porta con sé l'informazione necessaria per la costruzione di una proteina

Sintesi proteica: Overview

I ribosomi si legano all'mRNA e sulla base della sequenza nucleotidica di cui è composto costruiscono una catena di aminoacidi (la proteina codificata dal gene)

Come si legge l'informazione genetica?

Come fanno i ribosomi a capire quale sequenza di aminoacidi dovrà formare la proteina basandosi sulla sequenza di nucleotidi dell'mRNA?

Il codice genetico venne decifrato da M. Nirenberg e H. Matthaei undecennio dopo il lavoro di Watson e Crick.

Nella traduzione di un mRNA, che avviene in direzione 5'-3',

La sequenza nucleotidica viene letta in gruppi consecutivi di 3 nucleotidi chiamati TRIPLETTE. Trascrizione e Traduzione

Utilizzando degli mRNA sintetici e analizzando la catena polipeptidica che si forma in vitro è stato possibile identificare l'aminoacido codificato da ogni tripletta. Trascrizione e Traduzione

Il codice genetico

L'mRNA è costituito da 4 nucleotidi diversi la cui combinazione potrà generare 64 diverse triplette o codoni. Dal momento che gli aminoacidi sono solo 20, alcuni aminoacidi sono codificati da più triplette e 3 codoni corrispondono al segnale di stop della traduzione. Trascrizione e Traduzione

Il codice genetico è degenerato

Il codice genetico si definisce degenerato in quanto più codoni possono codificare per uno stesso aminoacido. Le triplette che codificano lo stesso aminoacido presentano solitamente le prime due posizioni conservate, mentre la terza varia. Trascrizione e Traduzione

Principali tipi di RNA

Nel processo di sintesi proteica intervengono 3 diversi tipi di RNA.

mRNA: RNA messaggero, intermedio nel trasferimento delle informazioni dai geni alle proteine.

tRNA: RNA di trasferimento, adattatore molecolare indispensabile per la traduzione del messaggio.

rRNA: RNA ribosomiale, componente strutturale fondamentale dei ribosomi, ossia delle macchine che traducono il messaggio.

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La molecola di tRNA

La traduzione dell'mRNA in proteina dipende dalla presenza di adattatori che riconoscono sia il codone sull'mRNA che l'aminoacido codificato dal codone stesso. Questi adattatori sono le molecole di RNA transfer.

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Struttura tridimensionale di una molecola di tRNA. L'anticodone è la sequenza di 3 nucleotidi complementare al codone sull'mRNA (zona blu). L'estremità 3' del tRNA (zona verde) lega l'aminoacido. La zona rossa e la zona gialla costituiscono aree di non appaiamento dell'tRNA definite come

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Amminoacil-tRNA-sintetasi

Il legame tra tRNA e aminoacido corrispondente al suo anticodone avviene ad opera di enzimi chiamati l'amminoacil-tRNA-sintetasi. Essi accoppiano l'aminoacido giusto ai tRNA corrispondenti.

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Reazione di attivazione dell'amminoacido

La reazione con cui l'RNA sintetasi attacca l'aminoacido al tRNA sfrutta l'energia di idrolisi dell'ATP e produce un legame ad alta energia tra aminoacido e tRNA.

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Il ribosoma

Il ribosoma è un complesso formato dalle proteine ribosomiali e da molecole di RNA ribosomiale (rRNA). Il ribosoma è costituito da una subunità maggiore e da una subunità minore. La subunità minore appaia i tRNA ai codoni del messaggero, mentre la subunità maggiore catalizza la formazione di legami peptidici tra gli aminoacidi.

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Sito A e sito P

L'mRNA si lega al ribosoma, le molecole di

tRNA che riconoscono una certa tripletta sull'mRNA, si legano al sito A o P. Il primo tRNA si lega sempre alla tripletta AUG e trasporta una metionina. Tutte le proteine infatti iniziano con l'aminoacido metionina.

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L'allungamento della catena polipeptidica avviene in tre fasi:

Fase 1: Un amminoacil-tRNA si lega al sito A in base alla complementarietà tra codone e anticodone.

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Formazione del legame polipeptidico:

Fase 2: Si forma il legame peptidico ad opera di una peptidil-transferasi.

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Dal sito A al Sito P:

Fase 3: Il nuovo peptidil-tRNA sul sito A viene traslocato al sito P.

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Termine del processo:

Fase finale: L'attacco di un fattore di rilascio determina il distacco della catena polipeptidica.