TRADUZIONE Flashcards
TRASPORTO DELL’mRNA FUORI DAL NUCLEO
Cosa avviene dopo la trascrizione? prima di parlare di traduzione bisogna parlare del trasporto delle mRNA fuori dal nucleo. L’mRNA viene trascritto e subisce un processo di maturazione nel nucleo e successivamente trasportato attraverso la membrana nucleare grazie ad alcuni complessi proteici molto articolati e visibili, i pori nucleari.
Il processo di maturazione, precedente al trasporto verso il citosol, è regolato da un set di proteine che consentono la distensione dell’mRNA. Quest’ultimo infine è soggetto a un controllo di qualità.
Come sappiamo il gene è composto dai suoni di introni. l’mrna prodotto viene portato a maturazione tramite alcuni processi:
- Lo splicing, che consiste nella rimozione degli introni
- l’aggiunta di un CAP 5 primo, detta capping
- l’aggiunta di una sequenza di Poli A al tre primo.
In seguito la proteina prodotta si Ripiega formando vari Domini.
CODICE GENETICO- composizione codice (triplette Crick e Niremberg)
il codice genetico può essere definito come l’insieme di tutte le triplette, 64 in tutto, che codificano per gli aminoacidi. Si tratta di un codice abbastanza universale, in quanto esistono delle eccezioni, come il DNA mitocondriale in cui sono presenti triplette leggermente diverse.
Esso si definisce anche ridondante: si parla di codice degenerato in quanto più di un codone può codificare lo stesso amminoacido
è importante ricordare alcuni Codoni che segnano l’inizio e la fine della traduzione. Il segnale di inizio è sempre la Tripletta AUG, mentre i segnali di stop sono rappresentati da tre Codoni, Uga, uag ed uaa .
fin da subito fu ipotizzato che il codice fosse composto da triplette sulla base del calcolo combinatorio: si era infatti già a conoscenza del fatto che gli aminoacidi fossero 20, e i nucleotidi fossero quattro, di conseguenza ad ogni amminoacido potevano essere associati al minimo tre nucleotidi, in quanto ricordiamo che la cellula va a risparmio energetico.
CODICE GENETICO- reading frame
Il reading frame, e direzionale, dunque avviene da 5 primo al 3 primo, e la sequenza viene detta in gruppi consecutivi di tre nucleotidi. La catena nascente polipeptidica sarà orientata In modo tale da avere un’ammino-terminale e una carbossile terminale
CODICE GENETICO- mutazioni
una singola inserzione o delezione di nucleotide può cambiare drasticamente la traduzione della proteina: delle mutazioni puntiformi di questo tipo possono stravolgere la funzionalità delle proteine e avere un impatto Radicale.
CODICE GENETICO- codice triplette
il codice triplette è il modo in cui viene indicato come lo stesso aminoacido corrisponde a triplette differenti. ciò fornisce una garanzia a due punti infatti in caso di mutazione del genoma, è probabile che si ottenga una sequenza sinonimo E quindi che la mutazione sia Silente dato che verrà codificato lo stesso aminoacido.
CODICE GENETICO- codice colore
l’altro aspetto viene definito codice colore: e se utilizzato per indicare gli aminoacidi con varie caratteristiche: rosso quelli con carica negativa , vi Sono poi quelli meno popolari.
la mutazione dell’ultima base spesso non determina alcun cambiamento nella sequenza dell’amminoacido, come visto in precedenza, Ma anche in caso di sostituzione del primo secondo codone si ottiene comunque un aminoacido con carica simile punto la proteina subisce quindi effetti meno devastanti Se ad esempio un aminoacido viene sostituito da un amminoacido sempre acido, rispetto agli altri effetti che si avrebbero in caso di sostituzione con un amminoacido idrofobico o con un carico volto
tRNA- definizione
il tRNA è una catena di RNA che in due dimensioni assume la tipica conformazione a trifoglio, Con tre anse, un’estremità 5 primo e una 3 primo. La forma tridimensionale assomiglia a quella di una L rovesciata.
nella struttura trifoglio si distinguono:
Tre Anse: quello all’estremità e l’anticodone, che rappresenta la tripletta a cui si appaia la tripletta di mrna, il codone, Mentre le altre due laterali contengono dei nucleotidi particolari come la d la y e la PSI (simbolo fisico)
il sito di legame dell’amminoacido è sempre cca
il ponte di idrogeno forniscono la struttura del tRNA
ricordiamo che la distanza tra anticodone è aminoacido e costante in tutti i tRNA esistono diversi tipi di tRNA, nell’uomo nello specifico esistono 48 anticodoni e circa 750 regioni codificanti per il tRNA.
tRNA- da tRNA ad amminoacido
come si fa a passare da un tRNA ad un amminoacido? la chiave è un enzima che accoppia l’aminoacido al tRNA : l’aminoacil-tRNA-sintetasi
L’enzima permette l’attivazione dell’amminoacido e crea un legame covalente con il tRNA, mediante idrolisi dell’atp. il tRNA avrà poi il compito di leggere l’mrna in base all’appaiamento e grazie ai legami di idrogeno che si formano tra i due nucleotidi.
il caricamento del tRNA viene effettuato dalla famiglia degli enzimi amminoacidi tRNA sintetasi, che posseggono un sito attivo formato da tre parti, ognuna della quale adibita legale: tRNA, mrna ed aminoacido.
I passaggi del caricamento del tRNA sono i seguenti:
l’aminoacil tRNA ?si coniuga all’amminoacido a cui a sua volta si lega l’atp
l’enzima catalizza la formazione del complesso aminoacido adenilato, AMp aminoacido
l’enzima lega il tRNA all’amminoacido con rilascio di amp. il complesso finale prenderà il nome di aminocil tRNA
tRNA- errori e proofreading
esiste una percentuale di errore 1 su 1000 del tRNA , ad esempio può essere legato a un altro aminoacido al tRNA.
il processo di correzione di bozze o proofreading, riduce la percentuale di errore ad uno su 40.000. La tRNA sintetasi presenta uno specifico sito di editing, leggermente più piccolo degli aminoacido, che non può ospitare l’amminoacido scorretto. Dunque se si dovesse quindi appaiare l’amminoacido errato questo verrebbe riconosciuto idrolizzato e rimosso da enzima.
tRNA- ribosomi
i ribosomi sono composti da subunità proteiche una minore ed una maggiore , e rRNA. Le due subunità, assemblandosi, garantiscono la funzionalità del ribosoma.
i procariotici sono composti da due subunità, una cinquanta s e una 30 s che insieme formano un ribosoma assemblato 70s.
gli eucariotici invece hanno un ribosoma 80s, composto da due subunità una di 60s e una di 40. quella maggiore è composta principalmente da tre rRNA , uno da 4800 basi chiamato 28s, uno molto piccolo chiamato 5,8s e un altro detto 5S. la subunità minore consiste in un rrna denominato 18s.
TRADUZIONE- definizione
la traduzione consiste principalmente nel leggere il codice genetico e nel tradurlo in proteine.
esso si compone di tre passaggi:
1 L’inizio, in cui il tRNA si lega al codone di inizio, che è sempre Aug, metionina
2 L’allungamento, dove la catena polipeptidica si estende
3 la terminazione, dove In seguito al legame con il fattore di rilascio, il polipeptide viene rilasciato in soluzione.
i ribosomi devono la loro attività catalitica alla presenza di rrna, che nei media la struttura, e sono composti da tre siti, che abbiamo già analizzato:
- a sito aminoacidico: lega il tRNA che trasporta l’aminoacido al codone
- p sito peptidico, dove si sposta la formazione del peptide,
- e sito di Exit, dove viene poi rilasciato il tRNA.
per ricordare la sequenza in cui scorre la mrna in direzione cinque prima o tre primo, si ricorda l’acronimo APE.
FASE 1
la fase di inizio
il processo di traduzione è differenziato in procarioti ed eucarioti
nei procarioti sono coinvolti un ribosoma, uno mrna, un tRNA iniziatore, a cui è legata la formilmetionina, e diversi fattori proteici di inizio detti inziation factors:
- la subunità ribosomiale minore, qui sono legati gli iniziation factors, si lega al mrna il corrispondenza del codone di inizio AUG (la sequenza a monte della aug aiuta il ribosoma a identificare la sequenza di inizio)
- il tRNA iniziatore, si lega il codone di inizio rilasciando uno dei fattori di inizio. l’energia è fornita dall’idrolisi del GTP
- quando la subunità di ribosomiale Maggiore si lega a quella del minore vengono rilasciati i rimanenti fattori di inizio associati. il complesso d’inizio è completo. L’idrolisi del GTP legato ad un fattore di inizio, fornisce l’energia per l’assemblaggio del complesso
egli eucarioti l’inizio della traduzione coinvolge il legame di un complesso di pre inizio con la subunità ribosomiale minore al CAp delle MrnA. il complesso esegue una scansione lungo la sequenza leader fino al codone di inizio, a livello del quale è già completato l’assemblaggio del ribosoma:
- La subunità ribosomiale lega un Met-tRNA iniziatore, fattori di inizio e GTP per formare il complesso di inizio.
- il complesso lega un complesso proteico associato a un CAP cinque primo metilguanosina , e in seguito si segue una scansione lungo la sequenza leader per localizzare il codone di inizio.
- il legame tra il Met-tRNA iniziatore ed il cotone ed inizio, determina il rilascio dei fattori di inizio.
- l’idrolisi del GTP fornisce l’energia per il legame della subunità maggiore, completando l’assemblaggio del complesso per l’inizio della traduzione.
la sequenza di Shine-dalgarno, sequenza leader, e la regione di ogni mrna procariotico grazie alla quale un ribosoma riesce ad ancorarsi adesso in modo da iniziare la traduzione nella corretta fase di lettura. Essa è anche definita RBS: privacy Home Banking site. Questa sequenza nei procarioti viene da subito riconosciuta dal complesso, facilitandolo rispetto al processo eucariotico punto
negli eucarioti esistono molteplici fattori di inizio e con diverse, a differenza dei procarioti.
il elf4,eukaryotic iniziation factor 4, e uno dei più importanti di cui esistono diverse varianti: elf1 media il riconoscimento dell’AUG, altri l’aggancio con la prima metionina, altri facilitano la distensione delle mrna e così via
La fase di allungamento
La vera e propria traduzione inizia una volta formatosi il complesso maturo del ribosoma, ovvero che comprende subunità maggiore e minore, e i tre siti di inizio.
nello specifico si ha:
- Una molecola di aminoacil tRNA che si lega al sito A, o sito aminoacidico e, tramite l’accoppiamento complementare tra le basi dell’anticodone sul tRNA e quella del codone sull’mrna, il tRNA specifico riconosce il target del proprio codone.
- subito dopo il riconoscimento del target, avviene la formazione del legame peptidico tra il nuovo amminoacido, portato dal tRNA nel sito A, e la catena nascente nel sito P
- il ribosoma catalizza il trasferimento del legame peptidico dal tRNA presente nel sito P a quello presente nel sito A, dunque la catena peptidica viene trasferita interamente al tRNA in posizione A, formandosi così un nuovo legame peptidico.
- in seguito all’idrolisi di un’altra molecola di GTP, il tRNA si sposta di una posizione e l’mrna scorre per esporre un nuovo codonde nel sito A.
- a questo punto potrà partire un altro ciclo.
Nel dettaglio il processo si può descrivere anche in questo modo:
- Una molecola di aminoacil tRNA si lega ad un sito A vuoto sul ribosoma
- si forma un legame peptidico
- la subunità maggiore trasloca rispetto alla subunità minore, lasciando i due tRNA in siti ibridi: uno costituito da P sulla subunità maggiore e da A su quella minore, e l’altro da E sulla subunità maggiore e da P su quella minore
- la subunità minore trasloca portando il suo mrna a una distanza di tre nucleotidi lungo il ribosoma, c’ho “resetta” il ribosoma con un sito a completamente vuoto, pronto per l’attacco della successiva molecola di aminoacil-tRNA.
come indicato l’rna è tradotto in direzione cinque primo tre primo, l’estremità aminoterminale, n terminale, di una proteina è prodotta per prima, e ciascun ciclo aggiunge un amminoacido alla carbossi terminale della catena polipeptidica.
I fattori di allungamento, elongation Factor, EF, sono una classe di proteine che favoriscono la velocità di reazione e la specificità della sintesi proteica. La proteina di allungamento si associa alla catena polipeptidica nascente in ogni ciclo della coniugazione di amminoacido.
Negli eucarioti si chiamano EF1 ed EF2. Le EF1 lega il nostro trna in ingresso e a sua volta funge da meccanismo di controllo, per cui facilita lo scorrimento del tRNA.
correzione di Bozze cinetica, kinetic proofreading
la proteina di elongation, legando il complesso, ne media la specificità e attua un ulteriore controllo: l’ef media un rassettamento della struttura del ribosoma, che, cambiando conformazione attraverso un procedimento noto come “adattamento indotto” permette di vedere, tramite un controllo di qualità, se il tRNA si trova nel sito corretto dell’anticodone.
Se il tRNA non è perfettamente appaiato, quindi non ha legato il codone corretto, il trasferimento dal sito A al sito P sarà molto più lento, qui interviene il fattore di allungamento, il quale spinge tale processo tramite idrolisi di GTP riuscendo a verificare se l’accoppiamento è corretto.
In caso di tRNA non ha appaiato correttamente, il rallentare del processo di trasferimento dal sito a sito P facilita la rimozione del tRNA considerato errato. Questo processo si definisce correzione delle bozze cinetica o kinetic Proofreading
Terminazione
Come terza e ultima tappa, in seguito alla lettura del codice, i tRNA passano dal sito a al sito P fino al codone di stop. Al codone di stop corrisponde un fattore di rilascio che riconosce questi codoni, si lega a ribosoma e media e il rilascio della catena polipeptidica del tRNA e a sua volta, la dissociazione del complesso ribosomiale.
POLISOMI
Numerosi ribosomi possono lavorare simultaneamente per la traduzione di una singola molecola di mRNA per massimizzare la velocità di sintesi proteica.
RIBOZIMI
gli RNA ribosomiali potessero svolgere attività catalitica in questo processo, in virtù della loro complessità strutturale: gli rRNA catalizzano la sintesi di amminoacidi proprio grazie ai loro cambi conformazionali
Dunque, quali caratteristiche presentano i ribozimi?
- Possono formare o rompere legami covalenti;
- catalizzano reazioni;
- favoriscono l’idrolisi o la transesterificazione di legami fosfodiesterici quindi, possono favorire il taglio di molecole di acidi nucleici. Vedrete nello splicing che gli RNA possono anche catalizzare la maturazione di altri RNA
ANTIBIOTICI
Un altro concetto chiave che volevo solo menzionare velocemente è il fatto che i ribosomi, sebbene siano molto conservati in procarioti ed eucarioti, come vedete hanno delle leggerissime differenze di funzionamento e a ciò si associa ovviamente un cambio di struttura del ribosoma. Questo ha permesso anche lo sviluppo di molti antibiotici che bersagliano specificamente i ribosomi batterici: ognuno di questi bersaglia ribosomi specifici dei batteri portando così questi ultimi alla morte senza danneggiare la funzionalità delle cellule.
FOLDING
la proteina deve andare incontro ad un processo di maturazione detto “di ripiegamento”. Attraverso il processo di ripiegamento molecolare, le proteine ottengono la loro struttura tridimensionale.
