Traduzione procarioti ed eucarioti

Infatti vediamo che:

Enzimi di classe I enzimi che interagiscono a livello del solco minore del braccio

sono

accettore(corto),ma che riconoscono anche il braccio dell’anticodone (una o più basi),

perché dei tRna le regioni che vengono riconosciute sono proprio queste due, ovvero la

regione dell’anticodone e la regione dell’attacco dell’aa. Inoltre queste aminoacil-sintetasi

di classe I, sono enzimi monometrici. In particolare l’aminoacido degli enzimi di questa

classe, si lega al 2’OH del nucleotide terminale. Infatti questi enzimi sono specifici per

caricare aa del tipo arginina, cisterna.

Enzimi di classe IIsono enzimi che interagiscono a livello del solco maggiore del braccio

accettare, ma a anche a livello della regione dell’anticodone (riconoscono una o più basi).

Inoltre sono enzimi dimerici e tetramerici. In particolare l’aa degli enzimi di questa classe,

si lega al 3’OH del nucleotide terminale.

Quindi possiamo dire che le due classi di enzimi, riconoscono e legano i tRna in modo e in

regioni differenti. Tuttavia all’interno delle varie classi di isoaccettori,esistono delle

posizioni ben precise, presenti nelle strutture II o III, che permettono di discriminare tra i

vari isoaccettori, in particolare il discriminante principale è sicuramente l’anticodone (negli

isoaccettori gli anticodoni sono diversi), mentre il secondo discriminante, sono le basi

critiche che si trovano solitamente nel braccio accettare, che fanno si che si possano

discriminare i vari tRna.

♣Tuttavia il caricamento dell’aa sul corretto tRna è possibile, perché l’intero processo e

soggetto ad un doppio controllo,in due stadi differenti e sequenziali. Ovvero noi sappiamo

che per avvenire questo processo di caricamento, dovrebbe succedere che ognuna delle

due reazioni, per procedere in maniera spontanea,debba avere un ΔG negativo,quindi

dovremmo considerare due ΔG, che sommati devono raggiungere un valore soglia,in modo

tale che la razione venga portata a compimento, perché basta anche che un solo ΔG sia

inferiore rispetto al suo corrispettivo valore soglia, che la reazione non potrà procedere.

Quindi dobbiamo riferirci ad un primo ΔG(-) relativo alla maggiore affinità dell’enzima per il

tRna corretto,che porterà al massimo legame, cosa che non avviene quando l’aa si lega ad

un tRna non corretto (ΔG inferiore), mentre il secondo ΔG(-) è relativo all’amminoacilazione

di un tRna, che nel caso di un tRna corretto è veloce, mentre nel caso di un tRna non

corretto è molto lenta. Quindi in definitiva solo se

ΔGtot=(-ΔG1)+(-ΔG2) raggiunge una determinata soglia, avverrà la reazione completa,

se no la reazione non potrà procedere,e questo significa che in questo processo vi dovrà

essere un meccanismo di correzione delle bozze,perché durante il caricamento del tRna e

durante l’amminocilazione, viene controllata la correttezza dell’aa che deve essere caricato,

poiché per far ciò serve un opportuno valore di ΔG.

In particolare il meccanismo di correzione delle bozze potrebbe avvenire anche attraverso

un meccanismo di tipo idrolitico, ovvero tramite un cambiamento conformazionale che

provoca o l’idrolisi dell’aa adenilato scorretto dalla sintetasi, oppure dell’aminoacido dopo

il suo trasferimento al tRna.Tuttavia questo controllo idrolitico risulta essere un

meccanismo analogo a quello presente nella Dna polimerasi, dove è presente un

meccanismo che valuta la correttezza del nucleotide che è stato inserito,e in caso di

errore,viene persa l’affinità dello stampo per il centro catalitico,mentre aumenta l’affinità

verso un sito idrolitico a livello del quale verrà operato il taglio del nucleotide che è stato

erroneamente inserito. Tuttavia la correzione può avvenire anche nella seconda

tappa,ovvero quando il tRna caricato dell’aa,deve andare a riconoscere il codone attraverso

il suo anticodone, per cui se codone e anticodone sono corretti,si stabiliscono delle

interazioni anche con il 16S,cosa che non avviene se il legame codone/anticodone non è

corretto. Quindi la somma di tutte queste interazioni porterà alla formazione di un ΔG che

farà permanere il tRna caricato,solo quando le interazioni codone/anticodone saranno

quelle specifiche. Ovviamente risulta evidente che il tutto dipende dalla curvatura

dell’mRna,perché il fatto che questo mRna si curvi serve per avvicinare il codone

all’anticodone e quindi per fare avvenire queste interazioni,che sommate a tutte le

altre,faranno si che si superi quel valore soglia che mi farà procedere la reazione.

Inoltre vi è ancora un ulteriore tappa a livello del quale può avvenire la correzione, e questa

è la tappa per il riciclaggio dei fattori di accompagnamento del tRna,perché abbiamo

sempre detto che il tRna viene sempre accompagnato dal GTP,perché il processo deve

avvenire in modo tale che,se il tRna è quello corretto,il GTP viene idrolizzato e rilasciato

sottoforma di GDP,che verrà poi riciclato in GTP. Ovviamente affinché il GTP venga

idrolizzato dal sito GTPasico presente nel ribosoma, il GTP dovrà essere posizionato in

maniera perfetta,e questo potrà accadere solo se il tRna sarà quello corretto,perché in

questo modo il GTP si posizionerà nel sito GTPasico,mentre nel caso in cui il tRna fosse

quello scorretto questo posizionamento corretto del GTP nei confronti del sito GTPasico

non potrà avvenire.

☻La sintesi proteica, sia nei procarioti che negli eucarioti, comprende tre fasi principali,che

sono:

-l’Inizio

-l’allungamento.

-la terminazione.

- Nei Procarioti, la fase d’inizio della sintesi, prevede che le due sub-unità del ribosoma

siano dissociate, e che l’mRna che porta l’informazione da codificare si leghi alla sub-unità

piccola (40S), in modo tale che il codone iniziale, che è sempre AUG (che corrisponde

sempre ad una metionina), venga posizionato in corrispondenza del mezzo sito P della sub-

unità piccola, affinchè possa iniziare la sintesi, perché questo mezzo sito P, posto in

corrispondenza del codone iniziatore, deve essere in grado di ricevere uno specifico tRNA

iniziatore, che porta la formil-metionina ovvero la metionina formilata.

In particolare vediamo che l’aa corrispondente al codone AUG è sempre una metionina

normale, tuttavia solo nel caso dell’AUG iniziale, corrisponde ad una metionina formilata,

anche se alla fine della sintesi le proteine verranno tutte deformiate.

Quindi a questo punto si dice che si è formato il complesso ternario, formato da 3 elementi,

ovvero: mRNA,sub-unità piccola del ribosoma e tRNa.

In particolare vediamo che il riconoscimento del sito di legame da parte della sub-unità

minore,o meglio il posizionamento corretto del mezzo sito P a livello del codone iniziale,

avviene in maniera specifica e precisa, perché a livello di questa sub-unità 40S,

in particolare all’estremità 3’ del 16S ribosomiale a singolo filamento, è presente una

porzione che risulta essere complementare ad una porzione presente all’estremità 5’

dell’mRNa, che viene chiamata sequenza SHINE-DALGARNO(AGGAGGU), che si trova a

monte dell’AUG iniziale, ma separati da un tot di nucleotidi, in modo tale che la tripletta

iniziale si venga a posizionare all’altezza del mezzo sito P.

In particolare questa distanza tra la sequenza SHINE-DALGARNO e l’AUG iniziale, è

fondamentale per il corretto posizionamento, perché è stato visto che se si diminuisce o se

si aumenta la spaziature tra la tripletta iniziale e la sequenza, l’AUG non si andrà più a

posizionare correttamente,e quindi il sistema di traduzione non potrà funzionare.

Quindi la sequenza SHINE-DALGARNO è importante per determinare l’efficienza di legame

e quindi di conseguenza l’efficienza di traduzione, perché solo gli mRNa la cui sequenza

S&D, risulta essere meglio posizionata rispetto all’AUG iniziale, vengono tradotti con

maggiore efficienza, perché sono quelli per cui avviene più facilmente l’ingresso della tRNA

iniziatore nel sito P della sub-unità piccola.

Inoltre come abbiamo detto, il codone iniziale AUG,viene riconosciuto da un particolare

tRNA iniziatore, che è caricato con una metionina che poi verrà formilata grazie all’azione di

un enzima formilante. Tuttavia il riconoscimento di questo tRna iniziatore, da parte

dell’enzima formilante avviene in maniera precisa e puntuale, perché ovviamente è

fondamentale che questo enzima riconosca precisamente che questo enzima che porta la

metionina sia il tRna iniziatore e non un semplice tRna interno alla sequenza, perché se no

si correrebbe il rischio di avere metionine formilate all’interno, per cui devono esistere degli

elementi distintivi che facciano si che questo tRna iniziatore venga riconosciuto come

tale,da alcuni fattori d’inizio della traduzione, in modo tale che l’enzima formilante sia

subito in grado di identificare i discriminanti (che sono gli stessi per l’amminoacil-tRna-

sintetasi), su quel tRna iniziatore che porta la metionina da formilare.

In particolare questo tRna viene definito iniziatore perché contiene all’interno delle

caratteristiche uniche, che lo contraddistinguono dal resto dei tRna, ovvero nel braccio

accettare presenta due basi C e A, che non sono appaiate, ovvero abbiamo un

disappaimento che permette all’enzima di riconoscerlo come iniziatore e anche la presenza

di 3coppie di basi AGC è una caratteristica importante.

Tuttavia nei procarioti, affinché si verifichi la tappa iniziale del processo di sintesi proteica,

sono necessari una serie di fattori d’inizio IF. In particolare vediamo che all’inizio affinché

le due sub-unità del ribosoma vengano mantenute separate, interviene IF3 che è un fattore

antiassociativo, che legandosi alla sub-unità piccola,non solo è in grado di stabilizzare il

mantenimento dello stato dissociativo delle sub-unità, ma fa si che questa sub-unità

piccola si leghi più facilmente all’mRna. Tuttavia il non assemblaggio della sub-unità

grande,potrebbe far si che il tRna iniziatore si possa andare ad inserire a livello del mezzo

sito A della sub-unità piccola, ma in realtà questo non succedere perché è presente un

sistema che evita tutto questo, ovvero esistono due fattori d’inizio, IF1 che si va a legare a

livello del mezzo sito A, occupandolo e quindi impedendo al tRna iniziatore di potersi

inserire e che recluta