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Il flusso dell’informazione e il dogma centrale (Crick, 1958)
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Il flusso dell’informazione e il dogma centrale (Crick, 1958). Trascrizione. Traduzione. Traduzione. Traduzione. Traduzione. Garrett & Grisham. La natura del codice genetico e la sintesi proteica. - PowerPoint PPT Presentation
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Il flusso dell’informazionee il dogma centrale (Crick, 1958)
Garrett & Grisham
TraduzioneTraduzioneTraduzioneTraduzione
Trascrizione
La natura del codice genetico e la sintesi proteica
• Occorre tradurre il linguaggio “a quattro lettere” (basi) dell’RNAm in uno a 20 lettere (amminoacidi) delle proteine
• È richiesto un codice a triplette: 4 3 = 64, mentre 42 = 16 non basterebbe per codificare 20 amminoacidi. Un gruppo di tre basi codifica per un amminoacido.
• Il codice non è sovrapposto • La sequenza è letta da un punto di partenza fisso, senza
“punteggiatura” (interruzioni) • Il codice è degenerato (tranne Trp e Met, ogni
amminoacido può essere codificato da più triplette)
Il codice genetico non è sovrapposto
Codice non sovrapposto
Codice sovrapposto
Una sequenza teoricamente può essere letta in più modi
con diversi moduli o “frames” di letturaQuesto accade per alcuni virus e
batteri
“Frame o griglia di lettura”, delezioni ed inserzioni
• “Gene” corretto:– THE BIG RED FOX ATE THE EGG
• Delezione:– THE IGR EDF OXA TET HEE GG..
• Inserzione:– THE IGR EDX FOX ATE THE EGG
• Una inserzione e una delezione ripristinano il corretto “frame di lettura”
Voet
Il codice genetico
Il codice genetico• Tutti i codoni (triplette) hanno un significato (61
codificano, tre sono codoni di terminazione)• Il codice non è ambiguo• Codoni che rappresentano lo stesso
amminoacido (sinonimi) o amminoacidi simili hanno spesso sequenza simile
• Spesso la terza base è irrilevante• Il codice genetico “standard” è largamente
diffuso, ma non universale• In alcune circostanze, un codone di terminazione
UGA codifica per la selenocisteina
La degenerazione protegge in parte dalle mutazioni
da: Champe
Mutazione silente
TACACCGAGGGACTAATT……
AUGUGGCUCCCUGAUUAA…
Nel DNA A al posto di C
Trascrizione
mRNA
Per la degenerazione del codice genetico non si ha cambiamento della tripletta,viene sintetizzata la stessa proteina
Met Trp Leu Pro Asp STOP
peptide
Mutazione di senso
TACACCGAGGGCCAAATT……
AUGUGGCUCCCGGUUUAA…
Nel DNA A al posto di T
Trascrizione
mRNA
si ha cambiamento della tripletta, viene viene modificato il messaggio genetico
Met Trp Leu Pro Val STOP
peptide
Mutazione senso a livello dell’emoglobina
Gli RNA transfer (RNAt) servono da adattatori
tra RNAm e amminoacidi
Tripletta che codifica per un amminoacido
Adattatore
RNAt
Struttura dei tRNA
codon e anticodon sono antiparalleli
Interazione tra RNAt e
RNAm
L’attivazione degli amminoacidi richiede ATP
L’amminoacil-AMP è una anidride mista
Formazione dell’amminoacil-RNAt
La fenilalanina è selezionata tramite il suo codone
I ribosomi• Legano RNAm in modo che i codoni
interagiscano correttamente con gli anticodoni dell’RNAt
• Contengono siti per il peptide nascente (sito P) e per amminoacil-RNAt entrante (sito A)
• Favoriscono l’interazione con fattori proteici non ribosomiali
• Catalizzano la formazione del legame peptidico (ribozima)
• “Scorrono” in modo da tradurre i codoni in sequenza (traslocazione)
Una cellula procariotica
ribosomi
In Escherichia coli circa 20000 ribosomi/cellula
I ribosomi ocntngono l’80 % dell’RNA totale
Allungamento
Terminazione
• La terminazione è segnalata da tre triplette “senza senso” (che non corrispondono ad un RNAt; UAA, UAG, UGA)
• Quando al sito A c’è una tripletta “senza senso” , fattori di rilascio (RF) favoriscono la idrolisi del legame tra peptide e ultimo RNAt e la dissociazione delle subunità ribosomiali a spese di GTP
RF si lega
Il legame peptidil-RNAt si idrolizza
I componenti si dissociano
Polisomi
Gruppi di ribosomi che leggono lo stesso RNAm e rendono possibile la rapida traduzione di un messaggio
Direzione della traduzione
Modificazioni post-traduzionali delle proteine
Nei batteri c’è uno stretto accoppiamento fra trascrizione e
traduzione
Direzione della traduzione
Direzione della trascrizione
Negli eucarioti traduzione e trascrizione avvengono nel
nucleo e nel citoplasma
Problema degli eucarioti:
Le regioni codificanti dei geni deglieucarioti sono interrotte da sequenze che devono essere eliminate
Negli eucarioti
un problema
in più:lo splicing
Gli INTRONI possono essere
visualizzati ibridando mRNA
con DNA genomico
Decifrare il Codice!
1953: DNA structure (Watson 1953: DNA structure (Watson and Crick)and Crick)
1961: the genetic code 1961: the genetic code (Matthaei and Nirenberg)(Matthaei and Nirenberg)
…nel frattempo….
George Gamow – a Russian physicist, is excited by the George Gamow – a Russian physicist, is excited by the double helixdouble helix
The “RNA tie club”The “RNA tie club”
F. Crick fu il primo a venire a sapere
che il codice si legge a triplette
14.3 Studies by Nirenberg, Matthaei, and Others Led to Deciphering of the Code
14.3.1 Synthesizing Polypeptides in a Cell-Free
SystemMarshall Nirenberg (1927-) pioneered the use of cell-free
translation systemsNirenberg was a gator (‘48 B.S., ‘52 M.S.) who later
received a Ph.D. from Michigan and moved to the NIH
Triplet Binding Assay
Results of Synthetic
Copolymer Experiments
But … there isn’t only 1 code, but 16But … there isn’t only 1 code, but 16!!
