C - Bgbunict.it

TRADUZIONE

LA TRADUZIONE E’ QUEL PROCESSO ATTRAVERSO CUI SI PASSA
DAL LINGUAGGIO RIBONUCLEOTIDICO DELL’RNA A QUELLO
AMINOACIDICO DELLE PROTEINE.
IL CODICE GENETICO E’ L’INSIEME DI CODONI (TRIPLETTE
NUCLEOTIDICHE) A CUI CORRISPONDONO I VARI AMINOACIDI
PIU’ I CODONI DI TERMINE (CODONI NON SENSO).
SUE PROPRIETA’ FONDAMENTALI SONO:
i) CONTINUITA’ (Eccezione di alcuni fagi –es.:
φX174- in cui il codice è
embricato);
ii) DEGENERAZIONE;
iii) UNIVERSALITA’ (Ad eccezione di alcuni codoni mitocondriali cha hanno
un significato diverso rispetto agli mRNA citoplasmatici)

ESPERIMENTO DI BRENNER E CRICK: L’UNITA’ ELEMENTARE
CODIFICANTE E’ UNA TRIPLETTA!
ABC ABC ABC ABC ABC…
i) 1° delezione (B della 1° tripletta) – ACA BCA BCA BCA BC…
ii) 2° delezione (C della 2° tripletta) – ACA BAB CAB CAB C…
iii) 3° delezione (A della 4° tripletta) – ACA BAB CBC ABC…
DOPO LA TERZA MUTAZIONE (DELEZIONE IN QUESTO CASO) RIAPPARE
LA TRIPLETTA ABC, SI RIPRISTINA LA CORRETTA CORNICE DI LETTURA

IL CODICE GENETICO (Khorana; Ochoa; Niremberg;
Matthaei; Leder)
61 CODONI CODIFICANTI PER 20 aa.
3 SEGNALI DI STOP

I RIBOSOMI
I Ribosomi hanno un diametro di circa
15-30
nm, sono costituiti da
proteine ed rRNA e sia nei
Procarioti che negli Eucarioti, sono
costituiti da una subunità maggiore
e da una subunità minore.

PROCARIOTI
SUBUNITA’ MAGGIORE = 50S
(rRNA 23S e 5S + 34 proteine)
SUBUNITA’ MINORE = 30S
(rRNA 16S + 21 proteine)
EUCARIOTI
SUBUNITA’ MAGGIORE = 60S
(rRNA 28S, 5.8S e 5S + 45 proteine)
SUBUNITA’ MINORE = 40S
(rRNA 18S + 33 proteine)
70S
80S

I RIBOSOMI EUCARIOTICI POSSONO ARRIVARE AD ESSERE
CENTINAIA DI MIGLIAIA IN UNA CELLULA IN ATTIVA
SINTESI PROTEICA. SI POSSONO TROVARE:
1) LIBERI NEL CITOPLASMA (SINTETIZZANO PROTEINE CHE
RIMARRANNO ALL’INTERNO DEL CITOSOL);
2) ADERENTI ALLE MEMBRANE DEL RER (RETICOLO ENDOPLA=
SMATICO RUVIDO) O DEL NUCLEO (SINTETIZZANO PROTEINE
CHE VERRANNO SECRETE DALLA CELLULA O CHE RIMARRANNO
RACCHIUSE IN VESCICOLE ALL’INTERNO DEL CITOPLASMA
CELLULARE)

MATURAZIONE DEGLI rRNA EUCARIOTICI

tRNA
Assumono una conformazione secondo
il modello a trifoglio
Le differenze nelle sequenze nucleotidiche
determinano la capacità di legare un
amminoacido specifico
L’ansa II contiene la sequenza di 3 nucleotidi
detta ANTICODONE che si appaia,
durante la traduzione al codone 17
17:1
dell’mRNA
Questo appaiamento è fondamentale
per l’inserimento dell’amminoacido
corretto,come specificato dall’ m-RNA,
nella catena polipeptidica in crescita.
G *
5’ P
1
2
3
4
5
6
7
A
C
C
73
72
71
70
69
Methionine
3’ OH
68
67
U * 66
Py59
16Pu
65646362
C
A *
A 9
Pu
1312 Py 10 49505152
G T C
ψ
Py
2223Pu
G
25
47:16
20 A 26
47:15
20:120:2
127 4344
28 42 45
29 41 46
30 40 47
47:1
31 39
Py * 38
U Pu *
34 U 35 A 36 C
Anticodon

STRUTTURA DELL’ mRNA MATURO
5’
Cap
7mGppp
5’ untranslated region
initiation
AUG
translated region
3’ untranslated region
UGA
termination
polyadenylation signal
AAUAAA
(A) ~200
poly(A) tail
3’

NOTA: DISPOSIZIONE ANTIPARALLELA TRA CODONE
DELL’mRNA
ED ANTICODONE DEL tRNA

IMPORTANTE:
Degenerazione del CODICE
avviene in terza base
che si appaia con la base
“vacillante” (1° base al 5’
dell’anticodone) del tRNA!

Attivazione dell’aminoacido
(Fase ATP-dipendente
dipendente)
ATP + Aminoacido = Aminoacido adenilato + 2P
Aminoacido adenilato + tRNA = AminoaciltRNA + AMP
Azione dell’aminoacil-
tRNA
-sintetasi
Anidride acida
(legame ad alta energia
acil-fosfato)
Aminoacil-tRNA

TRADUZIONE NEI PROCARIOTI

Fase GTP-dipendente
Inizio
Sequenza di Shine-Dalgarno
(Facilita il
riconoscimento dell’mRNA
da parte della subunità
minore del Ribosoma. In particolare attori importanti
in questo processo sono i Fattori di Inizio (IF) della
Traduzione (IF1, IF2 ed IF3)
fMet: il primo
aa. ad essere
incorporato
nella catena
aa. nascente

Fase GTP-dipendente
Inizio
IF1 ED IF3 HANNO IL COMPITO DI STABILIZZARE
LA SUBUNITA’ MINORE DEL RIBOSOMA CHE, COSì
TENDERà A NON LEGARSI CON LA SUBUNITà
MAGGIORE.
IF2, GRAZIE ALL’IDROLISI DI GTP, PORTA IL PRIMO aa. (f-Met)
SPECIFICATO DA AUG.

Fase GTP-dipendente
Inizio
Assemblaggio del
Ribosoma

Fase GTP-dipendente
Inizio (Assemblaggio del Ribosoma)
SITO P (PEPTIDICO) = Vi si trova legato il f-Met-tRNAtRNA
SITO A (AMINOACIDICO) = Accoglie l’aa. Successivo che si legherà ad f-Met
SITO E (USCITA)

Fase GTP-dipendente
Inizio…Ricapitolando
1. Il tRNA iniziatore portante la formil-metioninametionina si lega alla subunità minore
del ribosoma assieme a dei fattori d’inizio (IF1, IF2 ed IF3).
2. Si lega l’mRNA
mRNA, la subunità minore del ribosoma scorre sull’mRNA
fino a
quando non incontra il codone d’inizio AUG.
3. Si instaura il legame tra l’AUG e l’anticodone del tRNA iniziatore.
4. Si associa la subunità maggiore.
5. Il tRNA iniziatore occupa il sito P, al sito A è presente il secondo codone
dell’ mRNA

Fase GTP-dipendente
Allungamento

Fase GTP-dipendente
Allungamento
Formazione del legame
peptidico mediante
reazione
di transpeptidazione.
NOTA: Il legame
Si forma sfruttando
l’energia contenuta nel
legame estere tra tRNA
ed aa. (formatosi durante
l’attivazione dell’aa.)!!!

Formazione del legame peptidico

Fase GTP-dipendente
Allungamento
Al sito A si lega il tRNA acilato (portante il secondo
aminoacido della catena polipeptidica).
Si forma il legame peptidico tra l’estremità COOH
terminale della Metionina e l’estremità NH2 terminale
del secondo aminoacido ad opera dell’attività
enzimatica della subunità maggiore del ribosoma.
L’energia necessaria è data dall’attivazione
aminoacidica.

TRASLOCAZIONE
Il tRNA scarico che occupava il sito P occuperà il
sito E
il tRNA portante il dipeptide che occupava il sito A
occuperà il sito P
al sito A sarà presente il terzo codone dell’mRNA
pronto ad ospitare un nuovo tRNA acilato

Fase GTP-dipendente
Terminazione
La presenza di più segnali di STOP stimola
la comparsa di fattori di rilascio RF1, RF2
ed RF3.
Quando al sito A sarà presente uno dei 3
segnali di arresto (UAA, UGA, UAG), si
legheranno dei fattori di terminazione e la
sintesi sarà bloccata

Il fattore RRF favorisce
il disassemblaggio
delle due subunità
ribosomali!

I ribosomi scorrono numerosi l’uno dietro
l’altro, sull’mRNA
formando i POLISOMI, al
fine
di sfruttare numerose volte la stessa
molecola di mRNA che ha una emivita di
poche ore!

Traduzione - Inizio
fMet
Large
subunit
5’
E
Small mRNA
subunit
P
A
UAC
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
3’

Traduzione - Allungamento
Met
Polypeptide
Phe
Leu Ser
Gly
Arg
Aminoacyl tRNA
Ribosome
E
P
A
5’
CCA
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
mRNA
3’

Traduzione - Allungamento
Met
Polypeptide
Phe
Leu Ser
Gly
Arg
Aminoacyl tRNA
5’
Ribosome
P A
E
CCA UCU
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
mRNA
3’

Traduzione - Allungamento
Met
Polypeptide
Phe
Leu Ser
Gly
Arg
Ribosome
E
P
A
CCA
UCU
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
5’ mRNA 3’

Traduzione - Allungamento
Met
Polypeptide
Phe
Leu Ser
Gly
Arg
Ala
Aminoacyl tRNA
Ribosome
E
P
A
CCA
5’
UCU
3’
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
mRNA

Traduzione - Allungamento
Met
Polypeptide
Phe
Leu Ser
Gly
Arg
Ala
5’
Ribosome
E
UCU CGA
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
mRNA
P
A
3’

TRADUZIONE NEGLI EUCARIOTI
PRINCIPALI DIFFERENZE CON I
PROCARIOTI

1) Fase di inizio regolata da una decina di fattori
2) Aminoacido iniziatore è la Met (e non la f-Met). Esistono due
Met-tRNAtRNA diversi: uno che riconosce il codone di inizio e l’altro
che riconosce i codoni successivi
3) Non c’è una Sequenza Shine-Dalgarno
Dalgarno: la subunità minore del ribosoma
dopo aver riconosciuto il 5’cap, inizia uno scanning della molecola di
mRNA fino ad incontrare (dopo in media 100 nt. Dall’inizio) l’AUG
4) Mancando la sequenza Shine-Dalgarno
Dalgarno, a livello degli mRNA eucariotici
l’AUG viene individuato poiché all’interno di una sequenza (GCCGCCA/G
CCAUGG) G) detta di Kozak
5) Gli mRNA eucariotici sono detti monocistronici
6) I Fattori di rilascio sono 3 nei Procarioti contro 1 (eRF3) degli Eucarioti
NOTA: La conoscenza approfondita delle differenze dei processi molecolari
coinvolti nella traduzione pro- ed eucariotica ha portato alla produzione di
molecole antibiotiche quanto più selettive possibile e pertanto meno tossiche
per le cellule eucariotiche!

Il Genoma cellulare specifica inoltre:
La struttura primaria delle proteine
Destinazione delle proteine all’interno
della cellula
Presenza o assenza della proteina in un
determinato tipo cellulare o in un
determinato momento della vita cellulare
La struttura primaria di RNA non tradotti

Modificazioni post-traduzionalitraduzionali
Glicosilazione
Acetilazione
Fosforilazione