10. traduzione Flashcards
Codone
Tripletta di nucleotidi che codifica un amminoacido.
Ne esistono 4^3=64, di cui 61 codificanti e 3 non senso.
Modulo di lettura (o reading frame)
Un polinucleotide può essere letto in tre modi differenti, secondo il nucleotide (primo, secondo o terzo del codone) da cui si inizia la lettura.
In ogni mRNA, però, c’è un solo modulo di lettura corretto che porta alla sintesi di una proteina funzionale.
Esperimento di Nirenberg e Matthaei (1961)
Tramite un sistema acellulare.
Presero cellule di E. Coli e le ruppero per estrarre il contenuto del citoplasma. Prepararono un estratto contenente tutti i componenti necessari per la sintesi proteica (ribosomi, amminoacidi e molecole), meno l’mRNA. Degli amminoacidi dell’estratto, 19 erano ‘freddi’ (non radioattivi), 1 ‘caldo’ marcato con C14 e reso perciò radioattivo.
All’estratto aggiunsero una molecola artificiale di mRNA contenente solamente una base azotata ripetuta: il primo fu mRNA poli(U).
Creando 20 provette, ognuna con un diverso amminoacido ‘caldo’, videro quale combinazione portò alla sintesi di un polipeptide.
Ripeterono l’esperimento per diverse sequenze di RNA e giunsero così a decodificare il codice genetico per triplette.
Come è il codice genetico?
Universale: tutti gli organismi usano lo stesso codice solo con qualche piccola variazione
Coerente: ogni codone codifica per un solo amminoacido
Degenerato: 18 amminoacidi sono codificati da più di un codone (codoni sinonimi, variano solo per la terza base)
Che cosa e quali sono i codoni non senso?
Sono i codoni di arresto, che non codificano per alcun amminoacido ma segnalano la fine del messaggio genetico.
Sono 3: UAA, UAG, UGA
Qual è il codone di inizio?
AUG
Codifica per la Meteonina.
tRNA (funzione, struttura)
‘Adattatore molecolare’ che consente l’appaiamento di ogni codone di mRNA al suo amminoacido.
Ogni tRNA lega esclusivamente uno specifico amminoacido.
Esistono più di 20 tipi di tRNA, ciò significa che molti amminoacidi sono trasportati da più tipi diversi di tRNA (anticodoni sinonimi).
Alcuni tRNA legano più di un codone (appaiamento oscillante). Sono più specifici per i primi due nucleotidi, ma meno per il terzo (del codone).
I tRNA si ripiegano su se stessi per assumere una struttura secondaria a trifoglio, grazie alla complementarietà delle basi. Ripiegandosi ulteriormente, arrivano ad assumere una struttura terziaria 3D a forma di L, che permette loro di entrare nei siti P e A dei ribosomi.
La struttura a trifoglio ha 4 regioni di appaiamento: uno stelo, contenente le due estremità della molecola, a cui si legherà l’amminoacido specifico (alla coda CCA dell’estremità 3’); un’ansa D; un’ansa T; l’ansa dell’anticodone, la cui tripletta centrale costituisce l’anticodone.
Anticodone
Tripletta di nucleotidi del tRNA complementare al codone dell’mRNA.
Sono i 3 nucleotidi centrali dell’ansa dell’anticodone nella struttura secondaria a trifoglio del tRNA.
Amminoacil-tRNA
Complesso tRNA + amminoacido, legato alla coda CCA dell’estremità 3’ del tRNA.
L’amminoacilazione (formazione del legame estere tRNA-amminoacido) è catalizzata dall’enzima amminoacil-tRNA sintetasi, di cui esistono 20 tipi, uno per amminoacido.
Come avviene la amminoacilazione?
L’amminoacil-tRNA sintetasi catalizza la reazione.
L’enzima riconosce e lega l’aa specifico e una molecola di ATP. Così l’amminoacido viene attivato e si forma un amminoacil-adenilato (aa-AMP), con il rilascio di un pirofosfato. La successiva idrolisi del pirofosfato in due fosfati rilascia energia sufficiente per la reazione di legame tra l’aa e il tRNA.
L’enzima riconosce il tRNA specifico e trasferisce l’amminoacido dall’adenilato (AMP) all’estremità 3’ del tRNA, rilasciando l’AMP. Si forma il legame ad alta energia tra l’estremità carbossilica COOH dell’aa e l’OH del nucleotide all’estremità 3’ del tRNA (A).
Così si ottiene l’amminoacil-tRNA.
Ribosoma (funzione, composizione chimica, composizione)
Organello cellulare responsabile della sintesi proteica. Definito ribozima poiché ha attività catalitica.
Chimicamente, è una ribonucleoproteina, ovvero una struttura costituita da rRNA e proteine.
È formato da una subunità maggiore, più grande, e una minore.
Composizione: 2/3 rRNA (corpo centrale con attività catalitica); 1/3 proteine (rivestimento)
Il ribosoma contiene siti di legame che orientano l’mRNA e i tRNA affinché si posizionino correttamente:
- sito di legame per l’mRNA, nella subunità minore
- A (sito amminoacilico), a cui si lega l’amminoacil-tRNA
- P (sito peptidilico), occupato dal peptidil-tRNA che porta la catena polipeptidica in allungamento
- E (exit site), sito in cui i tRNA che hanno rilasciato i loro amminoacidi alla catena polipeptidica in allungamento si staccano dal ribosoma.
Dimensioni del ribosoma procariota e del ribosoma eucariota
Ribosoma procariota 70S: 3 tipi di rRNA + 55 proteine
Subunità maggiore 50S: 2 tipi di rRNA + 34 proteine
Subunità minore 30S: 1 tipo di rRNA + 21 proteine
Ribosoma eucariota 80S: 4 tipi di rRNA + 82 proteine
Subunità maggiore 60S: 3 tipi di rRNA (5S, 5,8S, 28S) + 49 proteine
Subunità minore 40S: 1 tipo di rRNA (18S) + 33 proteine
Peptidil-transferasi
È un ribozima (non una proteina), in particolare l’rRNA 23S per i procarioti e 28S per gli eucarioti, il quale è un componente della subunità maggiore dei ribosomi.
L’attività peptidil-transferasica consiste nel catalizzare la formazione di legami peptidici tra amminoacidi adiacenti durante la sintesi delle proteine.
Traduzione (eucarioti)
INIZIO
La subunità minore del ribosoma si lega al cappuccio al 5’ di 7-metiguanosina dell’mRNA grazie all’aiuto di proteine specifiche, dette fattori di inizio. Il complesso scorre l’mRNA fino a trovare il codone di inizio AUG.
Il Met-tRNA (tRNA iniziatore, metionil-tRNA), con la metionina legata e l’anticodone UAC, forma un legame con il codone di inizio AUG dell’mRNA nel sito P.
Una volta che l’mRNA e il tRNA iniziatore sono legati alla subunità minore del ribosoma, i fattori di inizio si staccano per lasciare il posto alla subunità maggiore, che completa il ribosoma grazie all’idrolisi del GTP legato a uno dei fattori di inizio.
Così si forma il complesso di inizio: ribosoma completo, con Met-tRNA legato al sito P e il sito A libero per il secondo amminoacil-tRNA.
ALLUNGAMENTO
L’amminoacil-tRNA con l’aa specifico riconosce il codone nel sito A libero e vi si lega tramite l’appaiamento delle basi del codone e dell’anticodone. Il legame è reso possibile da proteine dette fattori di allungamento e dall’energia derivante dall’idrolisi di una molecola di GTP.
L’estremità carbossilica dell’amminoacido legato al tRNA del sito P si stacca dal suo tRNA e si lega tramite un legame peptidico all’estremità amminica dell’amminoacido del nuovo amminoacil-tRNA. La formazione di questo legame è catalizzata dal ribozima peptidil-transferasi e non richiede un apporto di energia.
A questo punto, il sito P contiene un tRNA scarico e il sito A un peptidil-tRNA (tRNA a cui è legato il polipeptide in allungamento). Quindi si passa alla fase di traslocazione.
Fase di traslocazione: la subunità maggiore (senza tRNA, che sono legati anticodone-codone all’mRNA) scorre di un codone rispetto alla subunità minore, di modo che gli anticodoni siano legati ai codoni nei siti P e A della subunità minore, mentre le estremità dei tRNA si trovino nei siti E e P della subunità maggiore. La subunità minore si sposta di un codone, liberando il sito A per il prossimo aa-tRNA.
La traslocazione necessita di energia, che è fornita dall’idrolisi di GTP.
Il tRNA scarico, nel sito E, lascia il ribosoma e ritorna nel citoplasma.
Il ciclo di allungamento si ripete fino alla terminazione.
TERMINAZIONE
I codoni di terminazione (UAA, UAG, UGA) non vengono riconosciuti da alcun tRNA, ma da proteine dette fattori di rilascio.
Quando il sito A raggiunge un codone di terminazione, un fattore di rilascio si lega al sito A, idrolizza (con l’aggiunta di una molecola d’acqua) il legame tra l’amminoacido e il tRNA del sito P e rilascia il polipeptide.
A questo punto, l’mRNA, il fattore di rilascio, il tRNA nel sito P e le due subunità ribosomiali si dissociano.
In che direzione avviene la sintesi proteica?
Dall’estremità N-terminale alla C-terminale.
La traduzione dell’mRNA in peptidi avviene in direzione 5’-3’, ovvero il ribosoma si muove lungo la molecola di mRNA in direzione 5’-3’.
