Traduzione Eucarioti e Procarioti

TRADUZIONE

La traduzione avviene nei ribosomi costituiti da rRNA a funzione strutturale e da

 proteine che hanno la funzione di creare i siti nei quali avviene il processo di

conversione del messaggio molecolare dei codoni in amminoacidi e quindi nella

proteina

In ogni traduzione si distinguono le fasi di pre-inizio, inizio, allungamento,

 terminazione

Il codice genetico è letto a triplette (che costituiscono i codoni), ognuna delle

 quali sintetizza un amminoacido

Esistono 64 codoni di cui:

 3 segnali di STOP → UAA, UAG, UGA

o 1 codone di START → AUG che codifica per la metionina (nei procarioti

o può essere GUG e codifica per la valina)

RNA RIBOSOMIALI (rRNA)

Gli RNA più comuni che vengono trascritti sono gli RNA ribosomiali che

 partecipano alla costituzione dei ribosomi

Costituiscono il macchinario di sintesi delle proteine

 Nei procarioti vi sono due subunità (maggiore e minore per un totale = 70S)

 50S = 5S + 23S + 34 proteine

o 20S = 16S + 21 proteine

o

Negli eucarioti vi sono due subunità (maggiore e minore per un totale = 80S)

 60S = 28S + 5S + 5,8S + 52 proteine

o 40S = 18S + 33 proteine

o

RIBOSOMA

Organizzato in 3 siti:

 SITO E (eliminazione): subunità maggiore; da dove fuoriesce il tRNA

o scarico

SITO P (peptidico): subunità maggiore e parte minore; catalizza il legame

o per il peptidil-RNA

SITO A (amminoacido): subunità maggiore e parte sulla minore; si

o verifica la conversione del messaggio → centro di decodificazione

(dove avviene la decodifica del messaggio biologico in quello chimico

rappresentato dalla proteina; lega il transfert con il suo anticodone e,

portando l’amminoacido, lo esibisce alla proteina in sintesi); diventa reale

quando le due subunità si uniscono

Tra il sito A e il sito P l’rRNA crea il centro della peptidiltransferasi, dove si

 catalizza il legame peptidico tra gli amminoacidi

Sopra il sito A è presente il centro legame dei fattori (della traduzione)

 implicato durante le varie fasi della traduzione

RNA TRANSFERT (tRNA)

Trascritto da RNA-polimerasi III

 È l’adattatore che riconosce e porta all’estremità 3’ l’amminoacido e interagisce

 con i codoni dell’mRNA

Ha struttura a trifoglio in cui sono presenti:

 Braccio accettore: composto di 7 paia di basi; Il gruppo ossidrile al 3' è

o utilizzato per l'attacco dell'amminoacido. Al 5' c'è un gruppo fosfato.

Alla terminazione 3' del braccio, in particolare, è presente un

 trinucleotide molto conservato dalla sequenza CCA (detta anche

coda CCA). Questa sequenza è importante per il riconoscimento

dei tRNA durante la traduzione. Nei procarioti la coda CCA è

trascritta, mentre negli eucarioti è aggiunta dopo la trascrizione,

nel corso del processamento del tRNA

Braccio D: regione contenente un loop che presenta spesso

o diidrouridina; svolge un ruolo importante nel riconoscimento del tRNA a

opera dell'Aminoacil-tRNA sintetasi

Braccio A (o braccio dell'anticodone)

o Braccio T: contiene una sequenza molto conservata TΨC; ha un ruolo

o importante nel riconoscimento del tRNA a opera del ribosoma.

TRADUZIONE NEI PROCARIOTI

Il codone di start è sempre AUG, che codifica la metionina iniziale (esistono anche

quelle interne) che sarà destinata ad essere rimossa

FATTORI DI INIZIO

La fase di pre-inizio è mediata da tre fattori o IF (initial factors)

 Essi sono uguali sia nei procarioti che negli eucarioti



1. IF3: si lega alla subunità minore a livello del sito E e ha proprietà anti-

associative = finché questo fattore è presente la subunità maggiore non potrà

agganciarsi alla minore

2. IF1: si localizza nel centro di decodificazione (sito A) mascherando il secondo

codone per impedire un inizio prematuro

3. IF2: è una proteina G e idrolizzando molecole di GTP si attiva e assume la

capacità di riconoscere il transfert (che è modificato per la presenza di

metionina). Catturato l’f-Met-tRNA lo trasporta a livello del sito P

a. Nei procarioti la metionina contiene un gruppo formile (quindi è f-Met-

tRNA)

b. Negli eucarioti la metionina è normale e la modifica risiede nel transfert

iniziatore con una fosforilazione dell’OH in 2’ (quindi Met-tRNA)

PROCEDIMENTO

1. Il messaggero arriva per primo sulla subunità minore del ribosoma

2. La subunità minore, legata a IF3 va ad agganciare il messaggero non appena

esce dalla RNA-polimerasi

3. Sul messaggero, a monte di AUG, è presente la sequenza Shine-Dalgarno la

quale grazie alla sua complementarietà con la sequenza 16S permette il giusto

posizionamento di AUG nel futuro sito P

4. Il secondo codone quindi si trova sul futuro sito A, il centro della

decodificazione, ma il fattore IF1 lo maschera per impedire un inizio prematuro

5. Il complesso IF2-GTP va a catturare la f-Met-tRNA e la va a localizzare a livello

del sito P dove è già presente il messaggero con il codone di start

6. Si instaurano legami idrogeno tra codone di start e anticodone del tRNA

iniziatore

7. Ciò causa perdita affinità di IF3 per la subunità minore

8. La subunità maggiore può così legarsi alla minore

9. Qui finisce la fase di pre-inizio e si ha la fase di inizio

10.Formatosi il ribosoma completo, IF2 inattivo prende subito contatto con il centro

legame dei fattori sopra il sito A; diventa attivo idrolizzando GTP in GDP e perde

affinità per il ribosoma, staccandosi e portando con sé IF1 con il quale aveva

precedentemente preso contatto

11. Qui si ha il passaggio dalla fase di inizio a quella di allungamento

12.Il ribosoma è intero; il sito E è libero; il sito P è collegato ai transfert portanti la

metionina; sito A libero dove si posiziona subito il secondo codone che può

quindi essere agganciato al tRNA corrispondente per l’ottenimento del corretto

amminoacido che a sua volta sarà legato alla metionina iniziale

FATTORI DI ALLUNGAMENTO

Sono entrambe proteine G inattive:

 EFTU (negli eucarioti = eEF1): lega i tRNA quando escono dalla sintetasi

o dal lato dell’amminoacido; in particolar ha il compito di mascherare il

gruppo amminico libero dell’amminoacido per evitare errori di traduzione

EFG (negli eucarioti = eEF2): è una traslocasi; si lega al sito A idrolizza

o GTP e si attiva; scende quindi nel centro di decodifica e sposta il tRNA dal

sito A al sito P; contemporaneamente il ribosoma scivola di 3 nucleotidi

NB – quindi per l’incorporazione di ogni amminoacido vengono

 spesi 2 GTP

REAZIONE DI ACCOMODAMENTO

È un meccanismo di controllo

 Quando EFTU se ne va, l’amminoacido deve essere trasportato nel centro

 peptidil-transferasico (collocato tra sito A e sito P) per essere incorporato nella

proteina in crescita.

Il tRNA ruota di 180° e tale rotazione ha due funzioni:

 Portare l’amminoacido nel centro peptidil-transferasico;

o il tRNA per compiere tale reazione deve essere legato saldamente al

o codone, e questa reazione può avvenire solo se l’anticodone è quello

corretto

Se quindi l’amminoacido è corretto il tRNA scarico passerà al sito E e viene

 eliminato

Subentrerà dunque il fattore di allungamento EFG che, una volta attivo, porterà

 avanti la traduzione

TERMINAZIONE

I passaggi precedenti si ripetono fino alla comparsa, nel sito A di un codone di

 stop

Questi generalmente sono: UAA, UGA, UAG

 Si avrà un blocco della traduzione che richiamerà dei fattori di rilascio che,

 appunto, permettono il rilascio della proteina neosintetizzata

Abbiamo (nei procarioti):

 Fattori di rilascio di classe 1 (o releasing factor): sono 2 e si tratta di

o proteine in grado di legare le basi del codone di stop

RF1 riconosce UAG E UAA

 RF2 riconosce UGA E UAA



Fattori di rilascio di classe 2: solo uno

o RF3



RF1 e RF2 sono costituiti da due domini

 Dominio SPF o anticodone peptidico: costituito da Serina, Prolina,

o Fenilalanina; questi riconoscono il codone di stop e vi si legano con

legami idrogeno

Dominio GGQ: costituito da Glicina, Glicina e Glutammina; provoca il

o rilascio della proteina

PROCEDIMENTO

1. Nel momento in cui il ribosoma si trova sul codone di stop vi staziona perché

non ci sono transfert in grado di legarlo

2. Quindi uno dei due fattori di rilascio si va a posizionare sul sito A

3. SPF forma legami a idrogeno con le basi dell’anticodone

4. GGQ, non appena si formano tali legami, viene spinto nel centro peptidil-

transferasico

5. Il centro peptidil-transferasico non discrimina il gruppo amminico della

glutammina e cerca di eseguire un legame peptidico che però non può avvenire

in quanto sul sito A non vi è nessun nuovo amminoacido

6. Quindi cede la proteina ad un H20 e si ha il distacco

7. Interviene il RF di classe 2, RF3, che non ha affinità per il ribosoma a meno che

non ci sia un RF di classe 1; dunque si avvicina al ribosoma ma nel momento in

cui prende contatto diventa inattiva

8. Dunque rilascia GDP e acquisisce GTP e l’affinità per il ribosoma è massima

9. Scaccia quindi RF1, facendolo staccare e prendendo il suo posto sul sito A

10.Il centro di legame di fattori cambia quindi conformazione, da inattivo diviene

attivo, e RF3, legato a GTP, perde affinità con il ribosoma, si stacca e lascia il

sito A libero

11.A questo punto abbiamo il ribosoma con l’ultimo transfert legato al codone

12.Intervengono i FATTORI DI RICICLO DEI RIBOSOMI o RRF

13.Si legano al sito A prendendo contatto con il codone di stop

14.RRF inganna EFG (fattore di allungamento) emulando un trasfert e

richiamandola

15.La traslocasi, dunque, si localizza a livello del sito P ed esegue la sua azione

16.Quindi sposta i tre nucleotidi al codone di stop e il fattore di riciclo viene

spostato dal sito A al sito P (in cui c’era il tRNA)

17.Il tRNA spostandosi, rompe i legami a idrogeno codone/anticodone e fuoriesce

dal sito E

18.La subunità minore cambia nuovamente conformazione e richiama IF3 che visi

lega, provocando la separazione delle due subunità

TRADUZIONE EUCARIOTICA

Il messaggero maturato nel nucleo viene traslocato nel citosol ed essendo RNA va

incontro a strutture secondarie; ciò non è utile ai fini della traduzione, dato che deve

essere lineare, e pertanto intervengono proteine in grado di mantenerlo lineare

FATTORI DI INIZIO EUCARIOTI

eIF3: si lega a livello del sito E e ha funziona anti-associativa; dunque fintan