Riassunti di Biologia cellulare

TRADUZIONE NEGLI EUCARIOTI

Il processo di traduzione negli eucarioti è caratterizzato dalle stesse identiche fasi della traduzione nei procarioti.

Queste fasi sono:

Attivazione e caricamento dell'amminoacido sul t-RNA

– fase di inizio

– fase di allungamento

– fase di terminazione

–

FASE DI ATTIVAZIONE E CARICAMENTO DELL'AMMINOACIDO SUL t-RNA ] Nei procarioti il processo

di traduzione prende il nome di “Traduzione Cotrascrizionale”, ad indicare il fatto che immediatamente dopo il

termine della trascrizione, parte la traduzione. La prima cosa che accade all'inizio di ogni traduzione è che il

t-RNA dev'essere attivato. Il t-RNA è attivo quando è legato ad un amminoacido. Fondamentalmente quindi:

t-RNA da solo → forma inattiva

– t-RNA associato all'amminoacido → amminoacil-tRNA → forma attiva

–

L'attivazione dell'amminoacido è resa possibile da un enzima specifico chiamato “t-RNA sintetasi”.

Di tale enzima ce ne sono circa 20, tutti diversi fra loro. Il numero 20 non è una casualità, infatti ogni t-RNA

sintetasi è specifica per un determinato amminoacido. Ci sarà quindi un t-RNA sintetasi per la serina, una per la

lisina, una per il triptofano, una per l'arginina e cosi via quant'altro per tutti gli altri amminoacidi..

La funzione di questi enzimi è quella di riconoscere due siti del t-RNA, che sono lo Stelo accettore e l'ansa

dell'anticodone. Una volta riconosciuti legano al t-RNA l'amminoacido corrispondente.

Attivazione e caricamento dell'amminoacido sul t-RNA : la t-RNA sintetasi inizialmente sfrutta l'idrolisi di una

molecola di ATP, per attivare un determinato amminoacido. In pratica quello che succede è che:

l'ATP va incontro alla reazione [ ATP → AMP + 2 Pi ]

– arriva l'amminoacido e la t-RNA sintetasi lega un AMP al gruppo carbossilico dell'amminoacido

– (estremità C-terminale), attraverso un legame fosfoanidrinico ad alta energia. Si forma quindi un

amminoacido adenilato

a questo punto il gruppo carbossilico dell'amminoacido adenilato, interagisce con l'estremità 3' dello

– stelo accettore del t-RNA, attraverso un legame acilico, altamente energetico. In questa maniera viene

indotto il rilascio della molecola di AMP e si forma l'amminoacil-tRNA (forma attiva del t-RNA)

alla fine la t-RNA sintetasi attraverso la propria attività di Proof reading (rilettura) riesce a percepire se

– la traduzione è andata a buon fine o meno. In caso di errori o mal funzionamenti verranno poi stimolate

altre molecole proteiche per riadattare il processo affinché tutto vada come deva andare

FASE DI INIZIO ] inizialmente vengono prodotte delle proteine dette “Fattori traduzionali della fase di inizio”,

chiamate anche “eIF” (Eucariotic Initiating Factor). Tali proteine sono 8, ed hanno delle funzioni precise:

eIF1, eIF3 e eIF5 si legano al sito E del ribosoma preparandola strutturalmente a legarsi con l'm-RNA

– eIF1A si lega al sito A obbligando il t-RNA a legarsi al sito P

– eIF2 è una GTPasi che attraverso l'energia prodotta dalle GTP, si occupa di posizionare il primo t-RNA

– legato alla metionina, all'interno del sito P. In questo modo la subunità maggiore può legarsi al

complesso “mRNA-subunità minore-tRNA”

eIF4E riconosce e si lega al cappuccio dell'm-RNA maturo

– eIF4G si lega ad eIF4E

– eIF4A si lega ad eIF4G e funge da ligasi, sciogliendo la struttura a forcina formatosi nella fase di

– terminazione della trascrizione

Successivamente inizia la vera e propria fase iniziale della traduzione:

per prima cosa i fattori eIF1, eIF3 e eIF5 si legano al ribosoma preparandolo strutturalmente

– a legarsi con l'm-RNA

successivamente dev'essere riconosciuto il tratto iniziale dell'm-RNA (cappuccio) e il tratto terminale

– dell'm-RNA (coda di poli-A). Questo è reso possibile dal fattore eIF4E (riconosce il cappuccio) e i fattori

eIF4G e eIF4A (riconoscono la parte terminale)

Una volta riconosciute le parti iniziali e terminali del filamento di m-RNA maturo, si procede all'inizio

– della sua traduzione. Per prima cosa in una regione non molto lontana dal cappuccio, nell'estremità 5'

del filamento di m-RNA trascritto, abbiamo una sequenza consenso chiamata “ORF” o in questo caso

“Sequenza Kozac”. Tale sequenza è caratterizzata dall'essere complementare ad una sequenza presente

sul filamento di r-RNA 16s della subunità minore del ribosoma. Attraverso una serie di legami covalenti

e i vari fattori proteici prim'anzi citati, la sequenza Kozac del filamento di m-RNA si lega quindi alla

subunità minore del ribosoma

una volta che è avvenuto avvenuto il legame fra m-RNA e ribosoma, il filamento di m-RNA scorre fra le

– due subunità fino a che non viene letto il primo codone AUG che codifica per una metionina.

A questo punto interviene uno specifico t-RNA detto “t-RNA iniziatore” che si lega al codone di avvio

“AUG”, tramite il suo anticodone complementare “CAU”, attraverso legami covalenti

una volta che è avvenuto il legame fra l'anticodone del t-RNA e il codone di avvio dell'm-RNA, inizia la

– traduzione. Abbiamo quindi il t-RNA legato alla metionina (metionin-tRNA)

a questo punto vengono attivate altre due proteine, le eIF1A e le eIF2. La eIF1A permette alla

– metionin-tRNA di legarsi al sito P della subunità maggiore del ribosoma. La eIF2 permette di

posizionare correttamente la metionin-tRNA sul sito P della subunità maggiore del ribosoma.

A questo punto si ha che la subunità maggiore del ribosoma è legata alla metionin-tRNA che è legata a

sua volta alla subunità minore del ribosoma. Il risultato finale è che le due subunità del ribosoma si

uniscono e nel mezzo, vi è un solco in cui scorre il filamento di m-RNA

FASE DI ALLUNGAMENTO ] dopo che è stato tradotto il primo amminoacido (la metionina), a questo punto

interviene una proteina specifica denominata “Fattore di allungamento eEF1A”. Questa proteina presenta una

molecola energetica di GTP o GDP:

quando il fattore eEF1A è legato ad una molecola di GTP è in forma attiva

– quando il fattore eEF1A è legato ad una molecola di GDP è in forma inattiva

–

Quello che succede è che nella prima parte della fase di allungamento:

il filamento di m-RNA scorre nel solco ribosomiale. Ogni tre nucleotidi del filamento di m-RNA (detti

– anche tripletta o codone) che scorrono nel solco, vanno ad essere legati al corrispettivo anticodone di una

molecola di t-RNA.

Ricordo che due codoni che codificano per lo stesso amminoacido, possono essere riconosciuti dallo

stesso t-RNA, come ci suggerisce l'ipotesi del “Vacillamento della terza base”. Infatti generalmente i

requisiti sterici tra l'anticodone e il codone sono molto forti nelle prime due posizioni e molto più

flessibili nella terza posizione. [ Per capire meglio guardiamo le due immagini nella pagina successiva ]

a questo punto il codone codifica per un determinato amminoacido specifico che si lega al t-RNA, e si

– viene a formare un amminoacil-tRNA. Il fattore eEF1A attivo, riconosce e si lega all'amminoacil-tRNA e

lo posiziona nel sito A del ribosoma

una volta posizionato, la molecola di GTP del fattore eEF1A viene idrolizzata in GDP e perde un gruppo

– fosfato. Questa reazione induce la inattivazione del fattore eEF1A che si stacca dal sito A.

[ fattore eEF1A + GTP → fattore eEF1A +GDP + Pi ].

per far si che questo meccanismo si possa ripetere per ogni t-RNA, il fattore eEF1A deve continuamente

– riattivarsi, ovvero rilasciare GDP ed acquisire GTP. Per far ciò interviene un altro fattore proteico

chiamato “Fattore EF-TS”. Il fattore EF-TS si lega a fattore eEF1A inattivo inducendo il distacco della

GDP. A questo punto una molecola di GTP si lega al fattore eEF1A, attivandolo e contemporaneamente

induce anche il distacco del fattore EF-TS dal fattore eEF1A attivo. Il fattore EF-TS tornerà a rifare la

solita cosa con altri fattori eEF1A inattivi, mentre il fattore eEF1A attivo sarà pronto a riposizionare

altri amminoacil-tRNA nel sito A del ribosoma!!

Nella seconda parte della fase di allungamento:

dopo che il fattore eEF1A ha posizionato l'amminoacil-tRNA nel sito A del ribosoma, viene idrolizzato il

– legame che lega l'amminoacido al t-RNA. Questo porta al fatto che l'amminoacido viene rilasciato nel

sito P

contemporaneamente arriva un altro amminoacil-tRNA e succederà la stessa cosa. Nel sito P del

– ribosoma quindi i vari amminoacidi inizieranno a legarsi assieme fra loro attraverso dei veri e propri

legami peptidici formando delle corte catene polipeptidiche

a questo punto intervengono in sinergia due proteine: una traslocasi e il fattore EFG (una GTPasi).

– Esse permettono di far scorrere il ribosoma sul filamento di m-RNA, in modo tale che possono avvenire

contemporaneamente due cose:

- il t-RNA che è stato idrolizzato dal rispettivo amminoacido (t-RNA scarico) possa passare dal sito P al

sito E ed essere espulso dal ribosoma

- l'amminoacil-tRNA che arriva con un nuovo amminoacido (t-RNA carico) possa passare dal sito A al

sito P e scaricare il proprio amminoacido!!

alla fine vediamo che quindi la catena polipeptidica si allunga sempre di più fino ad arrivare ad un

– punto di terminazione!!

FASE DI TERMINAZIONE ] abbiamo visto che nella fase di allungamento il filamento di m-RNA scorre nel

solco ribosomiale ed ogni tre nucleotidi del filamento di m-RNA (detti anche tripletta o codone) si legano al

corrispettivo anticodone di una molecola di t-RNA. A questo punto il codone codifica per un determinato

amminoacido specifico e si viene a formare un amminoacil-tRNA. Il fattore eEF1A attivo, riconosce e si lega

all'amminoacil-tRNA e lo posiziona nel sito A del ribosoma. Questa cosa si ripete sempre fino a che i tre

nucleotidi (codone) del filamento di m-RNA non possono legarsi al corrispettivo anticodone, perché quest'ultimo

non esiste. Siamo arrivati al cosiddetto “Codone di stop” o “Codone di terminazione”.

A questo punto il codone di stop viene riconosciuto dal cosiddetto “Fattori eRF” (Eucariotic Releasing Factor),

che è “eRF1”. Il fattore eRF1 è molto simile strutturalmente al t-RNA, infatti questa proteina si lega al sito A e lo

occupa. Una volta occupato il sito A, questo fattore induce il rilascio della catena polipeptidica fuori dal

ribosoma. A questo punto intervengono altri fattori proteici che si occupano di smantellare il complesso

traduzionale mettendo fine al processo di