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Espressione dellainformazione genetica

II: trascrizione etraduzione

Prof.ssa Flavia Frabetti

aa.2010-11

Come si esprime l’informazione?

Se il gene in esame è una regione di DNA che ha la funzione dispecificare per una proteina allora bisogna capire come ciò avvenga:I meccanismi di Trascrizione e TraduzioneCosa è il Codice genetico di traduzioneI principali meccanismi di CONTROLLO della espressione genica

DNA RNA proteine

replicazione o duplicazione

trascrizionedella

informazione

traduzionedella

informazione

Criteri: tempestività economiaovvero sintetizzare le proteine giuste al momento giusto e nella giusta quantità

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1. Trascrizione

Sintesi delle proteine

2. Traduzione

tRNA

rRNA

mRNA

MEMBRANANUCLEARE

Pre-mRNA

CITOPLASMA

NUCLEO

TRASCRIZIONE (eucarioti)“assemblaggio catalizzato”

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Trascrizione: il processo biochimico nel quale l’informazione genetica contenuta nel DNA viene trascritta cioè copiata in una sequenza di RNA in base al principio della complementarietà delle basi

1- riconoscimento del gene da esprimere2- individuazione di inizio e termine del gene specifico

3- trascrizione nella giusta quantità del gene4- alto grado di fedeltà, cioè accuratezza

è un processo controllato, regolatopoiché le necessità sono:

La trascrizione genera diversi tipi di RNA:rRNA o RNA ribosomialesintesi delle proteine, funzione strutturalee catalitica

tRNA o RNA transfer o RNA ditrasporto“adattatore” nella traduzione dellesequenze di nucleotidi in aa ovverotrasporta gli aa per la sintesi (traduttore)

mRNA o RNA messaggerotrasferimento informazione da DNA acitoplasma

Trascritto primario o pre-mRNA oHnRNA o RNA eterogeneo nuclearemRNA immaturo degli eucarioti

ncRNA o RNA non codificanticooperano alla regolazione genica

gene

proteina in crescita

aa legatoal tRNA

ribosomi

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Il processo è realizzato da enzimi chiamati

RNA polimerasi DNA-dipendenti

Negli eucarioti:RNA polimerasi I

RNA polimerasi II

RNA polimerasi III

rRNA

Trascritto primario e mRNA

tRNA e altri piccoliRNA dei ribosomi e coinvolti nella maturazionedell’mRNA

l’enzima si lega ad una sequenza sul DNA detta promotore

Promotore

RNApolimerasi

Direzione della trascrizione

TRASCRIZIONE

PROMOTORE

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TRASCRIZIONE

5’

5’

3’

3’5’ 3’

filamento SENSO

filamento STAMPO - ANTI SENSO

RNA POLIMERASI VELOCITA’ca. 40 nucleotidi al secondoEs. gene distrofina lungo ca. 2.300.000 bp???Quante ore per trascriverlo?17 ore!!!

filamento non-senso serve da stampo

filamento senso

basi

Entrambi i due filamenti del DNA possono costituire stampoper la sintesi dell’RNA�, in funzione del gene, saranno sempre letti in direzione 3'- 5', poiché la crescita del filamento di RNA di neosintesi è in direzione 5'-3'

5’ 3’

5’

Complementarietà delle basi

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Meccanismo della trascrizione:

sintesi di RNA sulla base di uno stampo di DNA

Enzima: RNA polimerasiTrascrizione:lo stampo di DNA è letto da 3' a 5',l’RNA è sintetizzato da 5' a 3'

1° nucleotide

2° nucleotide

5'

3'

3'

5'

1° nucleotide

Uscita del pirofosfato Formazione legame fosfodiesterico

5'

Codice = sistema di segnali, o segni, o simboli, che, per convenzione, è destinato a rappresentareuna informazione tra la fonte dei segnali e ilpunto di destinazione.Es. comunicare in codice/ c. linguistico,formato da suoni/ c.grafico, c.fiscale, c. a barre, c.morse, ecc.

Definizioni

Codice geneticosequenza di codoni (portata dall’mRNA),contenenti le informazioni genetiche del gene e determinanti la sequenza degli aa che origina la proteina in base alla lettura dei codoni stessi

CODICE GENETICO oCodice di traduzione (1964)

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codice genetico anni ‘60

Codice genetico è un codice a triplette di nucleotidi, detti codoni

I codoni specificano per gli aa. In totale 43=64 codoni.

Caratteristiche del codice genetico

• il codice è ridondante• il codice non è ambiguo• il codice non ha punteggiatura ovvero interruzioni• il codice è letto senza sovrapposizioni • per interpretarlo è fondamentale la cornice o quadro di lettura (reading frame)• il codice è universale (ad eccezione di quello dei mitocondri)

Trp Phe Gly

ACCAAACCG

UGGUUUGGC

DNA

mRNA

proteina

Cornice di lettura

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TRADUZIONE“assemblaggio codificato”

Nella traduzione l’informazione genetica contenuta nellasequenza di codoni lungo l’mRNA viene decodificata otradotta in una sequenza di aa costituenti la proteina, unitiin una sequenza precisa determinata dalla sequenza deicodoni

Protagonisti principali di questo processo:

mRNAtRNA

ribosomi

porta nel citoplasmail messaggio geneticosotto forma di unaspecifica sequenza dicodoni

sono gli interpreti del linguaggio

facilitano l’appaiamentospecifico tra gli anticodonidel tRNA e i codoni dell’mRNA

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Ribosomi (60% rRNA+proteine)

1. Hanno un sito di legame per l’mRNA.2. Un sito P (peptidil-tRNA) che ospita il tRNA che porta la catena aminoacidica in allungamento.3. Un sito A (aminoacil-tRNA) che ospita il tRNA a cui è legato il successivo aa da aggiungere.

mRNA

subunitàmaggiore

subunitàminore

subunitàminore

subunitàmaggiore

anticodone

sito di attaccoper gli aa

(sempre CCA)

legami H trabasi complementari

tRNA

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Attaccodell’aa specificoin 3’OH del tRNA

L’enzima riconosce l’anticodone e legal’aa opportuno

L’aminoacil-tRNAha un aa “attivato”

Aminoacil-tRNAsintetasi

tRNA = adattatore

Aminoacido

CODONEtripletta di nucleotidicodificante per 1 aa

Riconoscimento codone-anticodone

ANTICODONE

U G A

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Inizio sintesi proteica

Allungamento sintesi proteica

Terminazione sintesi proteica

Met

5’ 3’mRNA

AUG

Met

3’

Ser

5’mRNA

Met-Ser Pro Met-Ser-Pro-Thr

5’mRNA

Met-Ser-Pro-Thr-...-...-...-

UGA

STOP!

3’

NH3 COO-

Colinearità tra DNA e proteine

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Destino proteico:l’mRNA può essere tradottoda ribosomi liberio ribosomi legati al RER

nucleo

mitocondri cloroplasti

citoplasma

vescicolesecretorie lisosomim.p.