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Prof. Paolo AbisProf. Paolo Abis

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Il dogma centrale della Biologia

Porta alla formazione di nuove molecole di DNA e al trasferimento di materiale genetico.

L’informazione contenuta nel DNA passa alle molecole di RNA.

Duplicazione

Processo finale in cui dall’RNA si arriva alla sintesi delle proteine.

Trascrizione

Traduzione

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La Sintesi proteica• Il gene-codice per la

proteina è trascritto nel pre-mRNA.

• Il Pre-mRNA è elaborato fino a mRNA maturo.

• L’mRNA esce dal nucleo.

• L’mRNA è tradotto nei ribosomi e produce la catena polipeptidica.

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Dalla trascrizione alla traduzione

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La Trascrizione del DNA (transcription)Processo nel quale l’RNA (acido ribonucleico) è sintetizzato a partire dal DNA stampo.L’RNA è quindi un altro acido nucleico, il cui scheletro contiene zucchero ribosio coniugato con le basi Adenina, Guanina, Citosina e Uracile (U, al posto di T)

La sintesi dell’RNA avviene in direzione 5’ 3’ ad opera di enzimi detti RNA polimerasi, che generano una copia ad RNA del DNA stampo.

RibosioRibosio

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L’azione delle RNA polimerasi non inizia in maniera casuale, ma è “guidata”dalla presenza sul DNA di particolari box di sequenza, i quali vengono riconosciuti da specifici fattori di trascrizione.

Allo stesso modo la trascrizione termina in prossimità di particolari segnali di stop.

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Procarioti Eucarioti

MATURAZIONE DELL’RNAMATURAZIONE DELL’RNA

La trascrizione in eucarioti è seguita dalla maturazione del trascritto primario

pre-mRNA mRNA

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MATURAZIONE DELL’RNAMATURAZIONE DELL’RNA

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RNA messaggero o mRNA RNA transfer o tRNA RNA ribosomali o rRNA

ognuna delle quali viene coinvolta, con ruoli diversi, nella sintesi proteica.

La Traduzione del DNA (translation)

Le molecole implicate sono:

L’RNA messaggero trasporta l’informazione genetica del DNA sotto forma di un codice a tre basi, i codoni, ciascuno dei quali specifica un particolare aminoacido.

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Tutti i tRNA hanno una struttura tridimensionale simile che include un braccio accettore utile al legame dello specifico aminoacido ed un loop con la sequenza dell’anticodone alla sua estremità.

RNA transfer o tRNA

Loop anticodoneLoop anticodone

braccio accettorebraccio accettore

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RNA transfer o tRNA• Gli RNA transfer (tRNA) sono fondamentali per decifrare i codoni dell’mRNA.• Ciascun aminoacido possiede il suo specifico tRNA su cui viene caricato e

poi trasportato all’estremità crescente della catena polipeptidica

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RNA ribosomali o rRNA

• I ribosomi sono granuli scuri presenti nel citosol, sulla membrana nucleare e sul reticolo endoplasmatico rugoso (RER). Sono composti da RNA ribosomiale (r-RNA) e materiale proteico,

• si può suddividere in due parti:• una subunità grande di 50 S

avente almeno 34 proteine (L1-L34) e due molecole di RNA (23 S e 5 S),

• una subunità piccola di 30 S contenente almeno 21 proteine (S1-S21) ed un RNA di 16 S.

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RNA ribosomali• La subunità superiore è composta da tre siti, in ordine E,

P ed A• Il sito A è il sito che attende l’arrivo di nuove triplette da codificare;

• Il sito P tiene salda la sequenza amminica, rilasciandola solamente

quando il sito A ha tradotto un’ulteriore amminoacido;

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INIZIO

Traduzione (translation) : le fasi

ALLUNGAMENTO

TERMINAZIONE

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• Il complesso di iniziazione per la traduzione è formato

da:

• Le due sub-unità ribosomali

• tRNA iniziatore (met-tRNA)

• Codone start nell’ mRNA.

Inizio

• Tutte le catene proteiche iniziano con l'amminoacido metionina perchè il loro codone di inizio è sempre AUG, che codifica appunto Met.

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• Un nuovo amminoacil-tRNA si lega al sito A del ribosoma grazie alla partecipazione di alcuni fattori di allungamento detti EF (Elongation Factors).

• A questo punto si forma un legame peptidico tra la Met e il nuovo amminoacido e il RIBOSOMA PUO' SCORRERE DI UNA POSIZIONE, liberando così il sito A.

• In A si legherà un altro aa-tRNA e così via.

Ogni nuovo aminoacido viene aggiunto se si verifica il corretto appaiamento tra la tripletta del tRNA, l’anticodone, e la tripletta sul mRNA, il codone.

ALLUNGAMENTO

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Terminazione• Quando il ribosoma raggiunge

uno specifico codone, (codone stop), la sintesi ha termine.

• i fattori di rilascio, proteine che simulano l'azione del tRNA, si legano al sito A e liberano la proteina nel citoplasma.

• Il tRNA è rilasciato dal ribosoma

• Il ribosoma si dissocia nelle due subunità.

• La sintesi del polipeptide

continua fino a che si incontra

il codone stop.

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PolisomiLa sintesi delle proteine può avvenire molto rapidamente. Questo

avviene perché più ribosomi possono legarsi ad un filamento di mRNA consentendo quindi la costruzione simultanea di più proteine. Un filamento di mRNA con più ribosomi è chiamata polisoma.

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Ribosomi in coda per la lettura e traduzione

• Proteine in vari stadi di crescita

• La molecola di mRNA viene letta contemporaneamente da più ribosomi in fila. La traduzione termina quando il numero di molecole proteiche prodotte risulta sufficiente

• Proteina prodotta

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Riconoscimento codone-anticodone

Formazione del legame polipeptidico

Distacco del tRNA

Catena polipeptidica in crescita