Sintesi proteica

O, N, S.

Tutti gli amminoacidi hano uno scheletro comune:

. N H è il gruppo amminico.

2

. COOH è il gruppo carbossilico.

. E' il gruppo R o radicale amminoacidico, è la parte variabile della struttura amminoacidica, ed

proprio questa a diversificare e differenziare i vari amminoacidi.

Sono proprio i radicali che determinano la proprietà della proteina.

La metinonina e la cisteina sono gli unici amminoacidi che contengono zolfo.

La metinonina è importante perchè è sempre il primo amminoacido della sintesi proteica.

La cisteina invece, serve a capire come si legano tante proteine tra di loro, questa infatti costruisce i

legami tra esse.

I radicali possono essere:

1. Idrofobici--> Sono gli gli amminoacidi che hanno il radicale che non può sciogliersi in H O, Questo si

2

disporrà sempre lontano dall'acqua.

2. Idrofilici--> Sono gli amminoacidi che hanno il radicale che può combinarsi con l'acqua.

Queste due caratteristiche determinano la funzione della proteina.

Ovviamente una proteina può avere regioni idrofobiche e regioni idrofiliche

Tra gli aminoacidi idrofilici si distinguono:

. Amminoacidi ionizzabili: A contatto con H O perdono o acquistano cariche rendendoli acidi o basici.

2

Non si formeranno legami a idrogeno ma elettrostatici.

Un esempio di amminoacido basico è l'istone, che ha questa caratteristica a causa della lisina e

dell'arginina.

. Amminoacidi polari: Non si ionizzano e contengono atomi di O e di H e formano legami a H.

2

Due amminoacidi quando si devono unire si avvicinano a "distanza critica" grazie all'azione dei

ribosomi, andando a formare un legame covalente. Il legame avviene tra il gruppo COOH (carbossilico)

di uno, e il gruppo N H (amminico) dell'altro, liberando H O

2 2

E' legame che si viene a formare è un legame covalente, peptidico o carbomminico.

Una proteina avrà sempre due estremità:

. Estremità N--> Ossia il sito di inizio della proteina, il quale è costituito da il gruppo amminico del

primo amminoacido.

. Estremità C--> E' il luogo fisico dove finisce la poteina, ed è costituito da il gruppo carbossilico

dell'ultima proteina.

Come si fa a sapere in un ribosoma quali amminoacidi mettere?

Ai quattro nucleotidi del messaggero devo far corrispondere la struttura primaria della proteina (20

amminoacidi) 3

Il messaggero è letto a gruppi di 3 nucleotidi. 4 =64 combinazioni sono sufficienti a mettere i 20

amminoacidi nella proteina.

Il codice genetico è un insieme di regole, che consente di tradurre un messaggio genetico scritto,

sotto forma di nucleotidi (mRNA), a un linguaggio amminoacidico.

(Attenzione alla differenza tra codice genetico e informazione genetica)

La prima regola è che l'mRNA è letto in triplette.

Da questa tabella si possono ricavare altre regole:

. Non tutte le triplette corrispondono a un amminoacido, infatti solo 6 corrispondono a un amminoacido.

. Tre sono di stop o sequenze di no senso. Sono quelle sequenze che dicono quando finisce la sintesi proteica

(UAA, UAG UGA).

. Una tripletta codifica metionina (AUG). Tutte le proteine cominciano con questo amminoacido.

Ad AUG corrisponde un amminoacido, mentre alle triplette di stop non corrispondono amminoacidi, ma

fungono solo da segnale.

Es:

La leucina ha sei triplette

La felinana ha quattro triplette

Il numero di triplette varia a seconda dell'amminoacido. Solitamente, per lo stesso amminoacido, è l'ultimo

nucleotide che cambia. Questo garantisce una minore probabilità che avvenga una mutazione.

Riassumento:

. Il codice genetico non è ambiguo;

. Ci sono 64 triplette;

. Una da l'inizio;

. Tre indicano la fine;

. Degenerazione del codice genetico (la ridondanza del codice genetico, cioè due o più codoni corrispondono

allo stesso amminoacido);

. Non ambiguità del codice genetico;

. Universalità del codice genetico

La sintesi proteica ha un protocollo, ha quindi una ricetta:

1. mRna che da l'informazione;

2. rRNA che forma i ribosomi che sono la sede fisica della sintesi proteica;

3. Amminoacidi liberi che sono nel citoplasma, e che tramite il tRNA sono trasportati al ribosoma.

I ribosomi sono formati da due sub unità: Una maggiore e una minore. Queste si uniscono in sintesi proteica.

La loro unione da vita a 3 camere o siti dell'mRNA. Le camere rucoprono in ogni momento 3 triplette del

messaggero.

La prima camera si chiama sito E o sito d'uscita del ribosoma.

La seconda camera si chiama sito P del ribosoma.

La terza e ultima camera si chiama sito A del ribosoma.

Ogni camera si apre a una tripletta consecutiva del messaggero.

La camera P all'inizio della sintesi deve disporsi sulla tripletta di inizio (AUG).

Il sito P introduce il primo tRNA con la metionina sul 3'. L'anticodone si legherà al codone di inizio della sintesi

proteica (AUG). La loro unione avverrà per complementarietà delle basi.

Nel sito A arriverà il secondo tRNA.

Nel sito E verranno fatti uscire i tRNA scarichi dall'amminoacido.

La sintesi proteica si divide in 3 fasi:

. Inizio;

. Allungamento;

. Termine;

Inizio:

La sub unità minore del ribosoma si lega al messaggero grazie a una proteina chiamata fattore di traduzione.

Arriverà così il primo tRNA con la metionina che si lega con la tripletta AUG.

Subito dopo sopraggiungerà la sub unità maggiore del ribosoma che si lega a quella minore, formando il

complesso d'inizio della traduzione. Nel momento in cui le due sub unità si uniscono si formeranno le 3 camere.

:

Allungamento

Sul sito A arriva un secondo tRNA che ha l'anticodone complementare a quello della seconda tripletta

del messaggero.

Dentro al ribosoma c'è un mRNA che fa da enzima e stacca la metionina dal suo RNA.

Il ribosoma lo convoglia dal sito P al sito A, legandola all'amminoacido del sito A, attraverso un legame

peptidico. -

Il gruppo COO della metionina si lega al gruppo amminico del secondo amminoacido, formando un

legame peptidico.

Nel sito P si legherà il tRNA scarico.

Nel sito A il tRNA sarà legato al suo amminoacido, e a sua volta questo è legato alla metionina.

La catena proteica si allunga sempre sul sito P.

L'RNA si sposta verso sinistra.

Il tRNA nel sito P (non più attaccato ad un amminoacido) viene deacetilato e la catena polipeptidica

nascente viene agganciata al tRNA nel sito A. Affinché avvenga un nuovo ciclo di allungamento della

catena polipeptidica, il tRNA nel sito P deve spostarsi nel sito E ed il tRNA nel sito A deve spostarsi nel

sito P. Contemporaneamente, l'mRNA deve spostarsi di tre nucleotidi per esporre il codone

successivo. Questi movimenti all'interno del ribosoma avvengono in maniera coordinata in un

processo definito traslocazione. Quando la traslocazione è completata, la risultate struttura

ribosomiale ha una bassa affinità e quindi viene rilasciato. Insieme, questi eventi portano alla

traslocazione del tRNA dal sito A al sito P, di quello nel sito P al sito E e al movimento dell'mRNA di

esattamente tre paia di basi.

Il ciclo di allungamento continua finchè sull'mRNA ci saranno delle triplette nucleotidiche.

Il tutto finisce quando il sito A andrà ad aprirsi a una tripletta di stop. Il fatto che il sito A sia vuoto

indica la fine della sintesi proteica.

A questo punto interverrà una proteina chiamata fattore di rilascio, che ha il compito di staccare il

tRNA dall'amminoacido del sito P.

Dato che sito P e sito A sono vuoti, le due sub unità del ribosoma si staccheranno dall'mRNA.

La catena amminoacidica, sarà 1/3 rispetto alla catena nucleotidica.

La catena proteica stacca le due sub unità del ribosoma, e le attacca all'estremità 5' dell'mRNA dando

il via a un nuovo ciclo di sintesi. Questo andrà avanti finchè non verrà prodotta la quantità di proteina

necessaria.

Per aumentare l'efficenza, l'mRNA sarà attaccato a più ribosomi messi in sequenza, in particolari

strutture chiamate poli-ribosomi.

L'utilizzo dei poliribosomi è un metodo che usa la cellula eucariotica per velocizzare il processo di

sintesi proteica.

Con la sintesi abbiamo ottenuto una proteina con struttura primaria. Questa struttura non garantisce

funzionalità alla proteina, e proprio per questo deve avvenire un processo chiamato folding. Questo

processo consiste nell'avvolgimento della proteina in una struttura tridimensionale. Questa struttura

deve essere la migliore ottenibile per il suo contenuto amminoacidico, e soprattutto deve usare meno

energia possibile.

Una proteina raggiunge il folding finale quando arriva ad avere una struttura secondaria, terzaria o

quaternaria. Ovviamente la struttura dipende dal numero di amminoacidi, e quindi dalla struttura

primaria.

Struttura secondaria: E' il modo in cui una catena proteica ruota attorno al suo asse principale.

Questa rotazione dipende dai radicali degli amminoacidi.

Le due possibili strutture sono α-elica e β-foglietto. Entrambe si formano grazie a legami ad

idrogeno.

La formazione di una o l'altra struttura dipende dal tipo di radicali e il tipo di amminoacidi che

formano la catena.

α-elica --> Ha una forma a spirale simile a quella del DNA. Per stabilizzare questa struttura si formano

dei legami a H che vanno a impiegare tutti i gruppi CO e NH rimasti dal legame peptidico.

Il CO di un legame peptidico, si lega con un NH di un altro legame peptidico. Questo legame si forma

ogni quattro legami peptidici.

I legami a H hanno il compito di mantenere la struttura. Ovviamente pure i radicali verranno

sistemati:

. I più idrofilici sarano portati all'esterno.

. I più idrofobici saranno portati all'interno.

β-foglietto--> Ha una forma a zig-zag. Il legame si formarà sempre tra i CO e NH, ma stavolta questi

potranno essere sempre lontani

In una catena proteica si possono formare zone α e zone β che ovviamente possono interagire tra di

loro.

Struttura terzaria: E' la struttura in cui la proteina ha una conformazione nativa, ossia quanto zone

alfa e beta interagiscono tra loro e si stabilizzano tramite legami deboli o forti.

Legami deboli:

Sono legami H che si formano tr i radicali polari degli amminoacidi (contengono O e N).

Un altro tipo di legami deboli sono le interazioni elettrostatiche, che ovviamente si formano nei

radicali carichi elettricamente.

Vi sono anche delle interazioni idrofobiche, ossia tramite dei legami polari.

Questi legami deboli possono essere rotti molto facilmente dalle proteasi e dal calore.

Legami forti: E' il legame covalente ponte disolfuro