SINTESI DELLE PROTEINE

IN UN GIORNO DI UN INDIVIDUO ADULTO NORMALE: -100 grammi vengono introdotti con la dieta -400 grammi vengono degradati -400 grammi vengono sintetizzati -100 grammi vengono consumati dal metabolismo o escreti

COMPOSIZIONE DI UNA CELLULA BATTERICA

LA SINTESI PROTEICA RAPPRESENTA LA TAPPA IN CUI I GENI (INFORMAZIONE) VENGONO TRADOTTI IN PROTEINE (FUNZIONE)

INFORMAZIONE → FUNZIONE mRNA → Proteina

TRADUZIONE

DAL PUNTO DI VISTA CHIMICO GLI ACIDI NUCLEICI E LE PROTEINE SONO COMPLETAMENTE DIVERSI!

LA TRADUZIONE È UN PROCESSO: - accurato (1 errore ogni 10.000) - veloce (15 aminoacidi/sec). -energeticamente costoso (160 kJ/mole legame peptidico)

ACCURATEZZA DELLA SINTESI PROTEICA

P=(1-e)n

100 300 1000 10-2 0,366 0,049 0 10-3 0,905 0,741 0,368 10-4 0,990 0,970 0,905 10-5 0,999 0,997 0,990

NELLA TRADUZIONE IL MESSAGGIO CONTENUTO NELL’RNA VIENE LETTO IN DIREZIONE 5’ 3’ E VIENE SINTETIZZATA LA PROTEINA IN DIREZIONE N-TERMINALE -> C-TERMINALE

Colinearità gene (mRNA) e proteina (codice genetico)

Esperimento: Usando come mRNA 5’-A-A-A A-A-A A-A-A A-A C-3’

Si ottiene un peptide: H3N+-Lys-Lys-Lys-Asn-COO-

•  La sintesi proteica procede in direzione N-terminale -> C-terminale

Esperimento: L’aminoacido entrante viene aggiunto alla estremità C-terminale (dove si incorpora la radioattività)

Reticolociti trattati con Leucina Triziata (radioattiva 3H)

STADIO PROCESSO COMPONENTI ESSENZIALI 1 ATTIVAZIONE DEGLI

AMINOACIDI 20 aminoacidi 20 enzimi (aa-tRNA sintetasi) 32 (o più) tRNA ATP, Mg2+

2- INIZIO mRNA N-formil metionil tRNA Codone inizio (AUG) Subunità 30S Subunità 50S Fattori inizio (IF-1,IF-2, IF-3) GTP, Mg2+

3- ALLUNGAMENTO Ribosoma completo 70S Aminoacil-tRNA Codoni Fattori di allungamento (EF-Tu, EF-Ts, EF-G) GTP, Mg2+

4- TERMINAZIONE Codoni terminazione su mRNA Fattori di rilascio ( RF-1, RF-2, RF-3, RRF) EF-G, IF-3

5- FOLDING MODIFICAZIONI

POST-TRADUZIONALI ENZIMI E COFATTORI SPECIFICI

LA SINTESI PROTEICA AVVIENE IN CINQUE STADI

I COMPONENTI DELL’APPARATO TRADUZIONALE SONO GLI STESSI IN PROCARIOTI ED EUCARIOTI

RNA messaggero (mRNA): IL MESSAGGIO

RNA transfer (tRNA): L’ADATTATORE

RIBOSOMA: L’ENZIMA CHE FORMA IL LEGAME PEPTIDICO. Complesso ribonucleoproteico. Ogni mRNA è tradotto contemporaneamente da più ribosomi polisomi

FATTORI DI TRADUZIONE: Fattori proteici accessori necessari al processo. Specifici per ogni tappa di reazione.

NEI PROCARIOTI TRASCRIZIONE E TRADUZIONE AVVENGONO NELLO STESSO COMPARTIMENTO

CARATTERISTICHE DEGLI mRNA

STRUTTURA DEI MESSAGGERI PROCARIOTICI

I MESSAGGERI PROCARIOTICI POSSONO ESSERE: MONOCISTRONICI codificano per 1 Proteina POLICISTRONICI codificano per più proteine (Operone)

• OGNI RNA COMPRENDE UNA REGIONE CODIFICANTE (ORF, Open Reading Frame), PRECEDUTA E SEGUITA DA REGIONI NECESSARIE PER LA TRADUZIONE. LE SINGOLE ORF VENGONO TRADOTTE IN MODO SEQUENZIALE

♦LA REGIONE CODIFICANTE E’ ORGANIZZATA SEGUENDO IL CODICE GENETICO:

ALCUNE CARATTERISTICHE IMPORTANTI DEL CODICE GENETICO:

• E’ universale (tranne poche eccezioni) • E’ degenerato. • La frequenza degli aminoacidi nelle proteine non correla esattamente con il numero di codoni

SEGNALI RELATIVI ALLA TRADUZIONE

♦INIZIO DI TRADUZIONE:

-sequenza Shine Dalgarno (Ribosome Binding Site, RBS): sequenza complementare a RNA ribosomale 16S

-codone di inizio AUG

♦TERMINAZIONE DI TRADUZIONE: -codoni di terminazione UAA, UAG, UGA

NEGLI EUCARIOTI:

•LA TRASCRIZIONE AVVIENE NEL NUCLEO •LA TRADUZIONE NEL CITOPLASMA (o in compartimenti particolari dove gli mRNA vengono specificamente trasportati) •I MESSAGGERI EUCARIOTICI SONO MODIFICATI SIA AL 5’ CHE AL 3’

STRUTTURA DEL

CAPPUCCIO

Enzima: Guanil-

transferasi

 L’ESTREMITA’ 3’ VIENE MODIFICATA NEL NUCLEO PER AGGIUNTA DI ≈ 200 RESIDUI DI A DURANTE LA MATURAZIONE DEI MESSAGGERI

 ALLA CODA DI POLI-A E’ ASSOCIATA LA PABP (PoliA Binding Protein).

 LA CODA DI POLI-A E’ NECESSARIA PER LA TRADUZIONE DEI MESSAGGERI EUCARIOTICI.

 ALCUNE APPLICAZIONI PRATICHE DELLA TECNOLOGIA DEL DNA RICOMBINANTE SI BASANO SULLA PRESENZA DI QUESTA MODIFICAZIONE POST-TRASCRIZIONALE:

• isolamento di RNA messaggeri • sintesi di cDNA

LA STABILITA’ DEI MESSAGGERI EUCARIOTICI E’ MAGGIORE DI QUELLI PROCARIOTICI ED E’ STRETTAMENTE REGOLATA