Biologia Molecolare Fiaschi

Processo di traduzione del codice genetico

Tuttavia, è possibile che prima del vero e proprio codone d'inizio vi siano altri codoni AUG posizionati nella regione 5'-UTR deputati a svolgere altre funzioni. La subunità minore del ribosoma è capace di riconoscere il vero e proprio codone d'inizio della traduzione poiché questo si trova inserito in una sequenza consenso particolare o in sua precedenza, tale sequenza è la sequenza di Shine-Dalgarno per i procarioti e la sequenza Kozak per gli eucarioti.

Quando il ribosoma scorre in direzione 5'-P 3'OH legge il messaggero e, una volta individuate le sequenze di Shine-Dalgarno o Kozak, può iniziare la traduzione a partire dal primo codone AUG; tutti gli altri codoni AUG presenti non vengono riconosciuti poiché non preceduti dalla sequenza consenso o inseriti in essa sequenza di Shine-Dalgarno. La presente nei procarioti si trova all'incirca 25 paia di basi prima del codone di.

Questa sequenza viene riconosciuta grazie al legame che forma con l'RNA di 16S presente nella subunità minore del ribosoma sequenza Kozak,

La corrispondente della sequenza di Shine-Dalgarno negli eucarioti è la quale si trova a valle della tripletta AUG e molto spesso la può contenere

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Inizio della traduzione

Il primo amminoacido inserito nella catena è sempre una metionina

Mentre negli eucarioti il primo amminoacido inserito è sempre una metionina non modificata, nei procarioti il primo amminoacido inserito è una N-formilmetionina

Per poter inserire l'N-formilmetionina la cellula procariotica dispone di uno specifico tRNA che lega tale amminoacido e lo porta a livello del complesso traduzionale per essere inserito come primo amminoacido della catena polipeptidica

Tutte le altre metionine presenti nella catena polipeptidica

generata da una cellula procariotica• sono invece metionine non modificate che vengono legate da un tRNA diverso rispetto a quellospecifico per la N-formilmetionina

Meccanismo molecolare di traduzione negli eucarioti

La traduzione negli eucarioti avviene in tre fasi, una fase d’inizio, una fase di allungamento e• un'ultima fase di terminazione

All'inizio la subunità minore del ribosoma si lega all'estremità 5’-P del messaggero e scorre su di• esso fin quando non incontra il codone AUG, ovvero il codone di inizio della traduzione

Una volta incontrato il codone di inizio, alla subunità minore del ribosoma si associa anche la• subunità maggiore formando così il complesso traduzionale e dando inizio alla sintesi dellaproteina (fase di allungamento)

La formazione della catena polipeptidica termina nel momento in cui la subunità minore legge• sul messaggero uno dei tre codoni di stop del codice genetico,

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Fase di inizio della traduzione

Nella fase di inizio della traduzione la subunità minore del ribosoma si lega al tRNA iniziatore, il quale porta legato alla sua estremità 3'-OH il primo amminoacido della catena polipeptidica, ovvero la metionina

Il tRNA iniziatore, nel momento in cui la subunità maggiore del ribosoma andrà a legarsi alla subunità minore, si troverà nel sito P della subunità maggiore stessa e

alla ricerca del primo codone d'inizio della traduzione

Lo scorrimento del ribosoma lungo il messaggero utilizza l'energia derivata dall'idrolisi di una molecola di ATP, scissa in ADP e fosfato inorganico (P)

Lo scorrimento della subunità minore del ribosoma sul messaggero termina quando essa legge il codone d'inizio AUG posizionato precedentemente o all'interno della sequenza consenso Kozak

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Quando la subunità minore del ribosoma legata al tRNA iniziatore portante la metionina identifica il codone d'inizio AUG si ha la scissione di idrolisi del GTP in GDP e fosfato inorganico e il rilascio del fattore traduzionale eIF2 inducendo il legame della subunità maggiore e formando così il ribosoma integro costituito dalle subunità appaiate

Nel complesso delle subunità appaiate il tRNA iniziatore con la metionina si trova nel sito P della

subunità maggiore del ribosoma

Una volta formatosi il ribosoma integro, la subunità minore del ribosoma legge il codone del messaggero successivo all'AUG e richiama quindi il tRNA che porta l'amminoacido corrispondente.

Il tRNA richiamato si posiziona quindi nel sito A e successivamente si forma il primo legame peptidico tra i primi due amminoacidi della catena polipeptidica, ovvero la metionina e l'amminoacido codificato dal codone successivo all'AUG.

Il legame peptidico si forma in maniera tale da posizionare la metionina con il gruppo amminico libero e il secondo amminoacido con il gruppo carbossilico libero.

La metionina deve avere necessariamente il gruppo amminico libero in quanto la direzione di sintesi del polipeptide procede sempre in direzione ammino-carbossiterminale.

La metionina coinvolge il proprio gruppo carbossilico nel legame peptidico, l'amminoacido successivo coinvolge nel legame il gruppo amminico.

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polipeptidica →Il ribosoma si sposta lungo il messaggero in direzione 5’-P 3’-OH leggendo i codoni e• richiamando il tRNA con l’anticodone complementare al codone sul messaggero e che portal’amminoacido codificato dal codone stesso

Osservando la figura alla prossima pagina si vede come il tRNA 4 si posiziona nel sito A mentre• nel sito P è presente un tRNA che porta legata la catena polipeptidica nascente, essa infatti sitrova sempre legata al tRNA presente nel sito P della subunità maggiore

Si forma quindi il legame tra l’amminoacido in posizione 3 e l’amminoacido in posizione 4, a• questo punto la catena polipeptidica si trova temporaneamente legata al tRNA nel sito A

Avviene quindi la cosiddetta traslocazione, ovvero lo spostamento della subunità maggiore del• ribosoma, in maniera tale da riposizionare il tRNA portante la catena polipeptidica in formazionenel sito P della catena polipeptidica

Il tRNA

numero 3 scarico, posizionato inizialmente nel sito P, avvenuta la traslocazione si sposta• nel sito E per uscire dal ribosomaNel frattempo, invece, nel sito A non si trova alcun tRNA•Biol. Molecolare - II Anno, II S. La traduzionePagina 16 di 21Si sposta quindi anche la subunità minore del ribosoma e di conseguenza il tRNA numero 3• posizionato nel sito E viene espulsoIl sito P nel frattempo porta il tRNA con la catena polipeptidica nascente mentre il sito A, vuoto,• richiama un nuovo tRNA con l’anticodone complementare al codone presente sul messaggero eportante l’amminoacido corrispondente ad essoSi ha quindi la formazione del legame peptidico e l’inizio di un nuovo ciclo fino all’allungamento• completo della catenaBiol. Molecolare - II Anno, II S. La traduzionePagina 17 di 21Fase finale della sintesi proteicaL’allungamento della catena polipeptidica continua fino alla lettura, da parte della subunità• minore

Del ribosoma, di uno dei tre codoni di stop. Quando nel sito A della subunità maggiore del ribosoma si viene a trovare un codone di stop, in questo caso UAG, questo non richiama nessun amminoacido ma richiama una proteina specifica chiamata fattore di rilascio.

Il fattore di rilascio è strutturalmente simile al tRNA, di conseguenza esso si lega alla subunità maggiore del ribosoma e il legame di tale proteina con la subunità induce il distacco per idrolisi del tRNA presente nel sito P dall'ultimo amminoacido della catena polipeptidica (nella figura si ha il triptofano come ultimo amminoacido della catena).

Nella figura sottostante il triptofano ha il gruppo carbossilico -COOH libero, quindi il fattore di rilascio induce la rottura per idrolisi del legame tra l'estremità 3'-OH del tRNA nel sito P e l'ultimo amminoacido della catena polipeptidica.

La catena polipeptidica quindi viene liberata con il conseguente disassamento.