Traduzione procarioti ed eucarioti

TRADUZIONE

È il processo attraverso cui l’informazione genetica contenuta nella sequenza nucleotidica

dell’m-RNA, viene usata per generare le sequenze amminoacidiche delle proteine, ovvero è il

processo che porta alla sintesi proteica.

In particolare il macchinario responsabile della traduzione del linguaggio dell’Rna messaggero

nel linguaggio delle proteine è composto da 4 componenti principali, ovvero m-Rna,t-

Rna,amminoacil-tRna sintetasi e il ribosoma.

Ribosoma

E’ l’apparato macromolecolare che dirige la sintesi proteica, e risulta essere composto da Rna

ribosomiale e proteine, che assemblate insieme vanno a formare 2 sub-unità distinte,

una più grande e una più piccola, che strutturalmente risultano essere divise in un corpo,

attraverso cui le due sub-unità prendono contatto formando un canale all’interno del quale

viene alloggiato l’Rna messaggero, e in una testa. In particolare, per convenzione le due sub-

unità vengono denominate in base alla velocità di sedimentazione, di cui l’unità di misura è lo

svedberg, per cui :

-il ribosoma procariotico ha un indice di sedimentazione di 70S, ovvero presenta una sub-unità

maggiore di 50S e una sub-unità minore di 30S. In realtà 50+30=80, però in questo caso la

discrepanza è spiegata dal fatto che la velocità di sedimentazione è determinata sia dalla forma

che dalle dimensioni,e non è quindi,una misura della massa. In particolare vediamo che la sub-

unità grande 50S è composta da r-Rna 23S,da r-Rna 5S e da circa 34 proteine.

Mentre la sub-unità piccola 30S è invece composta da il solo r-Rna 16S e da circa 21 proteine.

-il ribosoma eucariotico ha un indice di sedimentazione di 80S, ovvero presenta una sub-unità

maggiore di 60S composta da r-Rna 5S, da r-Rna 28S e da circa 49 proteine (denominate L),

e una sub-unita minore 40S composta da r-Rna 18S e da circa 33 proteine.

In particolare siamo arrivati alla conoscenza dei ribosomi attraverso vari metodi, come

l’ultracentrifugazione differenziata, che ha permesso di separare i vari componenti cellulari,

utilizzando nei vari step velocità di centrifugazione diverse, infatti nel primo pellet troviamo

nuclei e membrane, poi ricentrifugando il supernatante, troviamo nel pellet mitocondri e

lisosomi, e infine ricentrifugando ancora una volta il supernatante otteniamo un pellet

contenete ribosomi e microsomi. Oppure la separazione su gradiente di saccarosio, dove il

preparato viene messo sotto forza centrifuga, per cui ciascuna molecola di Rna sedimenterà

verso il fondo del tubo con una velocità che dipende dal suo peso molecolare e dalla sua

forma, per poi andare ad analizzare le varie frazioni allo spettrofotometro, perché la quantità di

Rna presente in ciascuna frazione viene determinata misurando l’assorbimento di luce alla

lunghezza d’onda di 260nn,caratteristico degli acidi nucleici, o misurando la radioattività se

l’rna è stato marcato.

Inoltre il ribosoma, oltre a legare circa 35bp di m-Rna che risulta essere alloggiato all’interno di

quel canale formato dall’unione delle due sub-unità, che entra ed esce dal sito di decifrazione

attraverso due piccoli canali,uno di entrata e uno di uscita, posti nella sub-unità minore,

importanti perché fa si che il dna sia in forma distesa al momento dell’entrata nel sito di

decifrazione, perché vengono rimossi qualsiasi tipo accoppiamenti di basi intramolecolari che si

possono essere creare a livello dell’mRna e inoltre presenta anche 3 siti di legame per i t-Rna,

in particolare presenta il:

-sito Aattraverso cui lega l’aminoacil-tRna.

-sito Pattraverso cui lega il peptidil-tRna.

-sito Edetto anche emisito,che corrisponde al sito di uscita del t-Rna scarico.

In particolare vediamo che i due siti A e P sono estesi su entrambe le sub-unità del

ribosoma, ovvero ciascun sito di legame per il t-Rna si forma all’interfaccia tra la sub-unità

maggiore e quella minore del ribosoma, perché in questo modo i tRna possono coprire la

distanza tra il sito della peptidil trasferasi della sub-unità maggiore e il sito di decifazione

della sub-unità minore.

In particolare è da notare che l’mRna alloggiato all’interno del canale subisce un forte

ripiegamento, che risulta essere fondamentale per discriminare tra i codoni del sito A e del

sito P, perché non si deve permettere ad un tRna che porta semplicemente un aminoacido

di finire direttamente nel sito A (tranne che all’inizio), per cui deve avvenire un meccanismo

che in qualche modo mascheri il sito A e lasci libero il sito P, in modo tale che il tRna in

entrata si posizioni solo nel sito P. Inoltre ancora sulla sub-unità maggiore è presente un

canale di uscita per la catena polipetidica in crescita.

In particolare gli r-Rna, come tutti gli rna non tradotti(t-Rna,sn-Rna,sc-Rna),

presentano una struttura secondaria molto complessa e conservata,infatti se andiamo ad

analizzare r-Rna 16S di E.coli e l’r-Rna 18S di lievito, vediamo che entrambi hanno una

struttura II che porta all’assunzione di domini assolutamente comparabili, cosi come il 28S

assume una struttura comparabile al 23S solo se è presente il 5S, perché sarà proprio il 5S

che avrà il compito di fare delle complementazioni di base con il 28S, in modo tale da

aiutare quest’ultimo ad assumere una struttura II che mimi gli stessi domini che sono

presenti nel 23S,che invece li assume in maniera autonoma. Inoltre la presenza di questa

struttura II risulta essere fondamentale perché permette alle proteine di andare a

riconoscere i domini a cui esse stesse si vanno a legare e di conseguenza visto che ogni

dominio occupa una localizzazione distinta è stato possibile mappare la posizione di tutte

le proteine ribosomiali. In particolare ritroviamo la peptidil-trasferasi, che è sempre

posizionata in una posizione bene precisa a livello della sub-unità grande 50S e che ha il

compito di trasferire un aa sulla catena polipeptidica in crescita, attraverso la formazione di

un legame peptidico. Inoltre ritroviamo anche un'altra attività enzimatica che è la GTPasi,

posizionata nella sub-unità maggiore, che ha il compito, andando ad occupare il sito

aminoacidico,di idrolizzare gtp in modo che,quando l’aa viene trasportato sulla catena

polipeptidica in crescita, il tRna subisca delle modifiche conformazionali che producono il

suo distacco dal ribosoma.

In particolare il fatto che queste proteine si trovino sempre nelle stesse posizioni,in

maniera tale che possano svolgere in maniera efficiente le proprie funzioni,ci fa capire che

sia importantissimo che tutte le proteine occupino sempre le stesse posizioni,per cui di

conseguenza risulta di fondamentale importanza l’assunzione della struttura II da parte

degli r-Rna.

In particolare quando parliamo di sintesi proteica, dobbiamo riferirci anche al cosiddetto

ciclo del ribosoma, poiché visto che i ribosomi sono presenti inizialmente in due subunità

separate,risulta evidente che per iniziare il processo queste subunità devono inizialmente

unirsi in modo tale da formare l’intero apparato ribosomiale, poi procedere lungo tutto

l’mRna e alla fine devono necessariamente separarsi per far terminare il processo di

sintesi. Infatti vediamo che nella tappa di inizio della sintesi proteica,la prima sub-unità che

si lega all’mRna e la sub-uniutà piccola 30S, che viene subito dopo raggiunta dalla subunità

grande 50S,in modo tale che si possa legare il primo amminoacil-tRna.

Successivamente nella fase di allungamento il ribosoma si sposta lungo l’mRna,in modo

che la catena proteica si allunghi mediante successivi trasferimenti dal peptidil-tRna

all’amminoacil-tRna. E infine nella tappa di terminazione la catena polipetidica viene

rilasciata dal t-Rna e il ribosoma si ridissocia nelle due sub-unità lasciando libero l’mRna.

Ovviamente devono esistere dei fattori di dissociazion