Traduzione del codice genetico La sintesi proteica · •Nei procarioti trascrizione traduzione...

Traduzione del codice genetico

La sintesi proteica

La traduzione

• Il tasso di sintesi è basso (15/18 aminoacidi per secondo, 10 volte meno negli eucarioti)

• Nei procarioti trascrizione traduzione avvengono contemporaneamente. Appena l’estremità 5’ dell’mRNA è sintetizzata la traduzione può iniziare

• Negli eucarioti i due processi sono temporalmente separati perchè avvengono in compartimenti cellulari differenti e inoltre l’RNA è processato.

Proteine

Proteine che legano l’mRNA

Amminoacil-tRNA sintetasi

Proteine ribosomali Fattori di traduzione

RNA

COMPONENTI DELLA SINTESI PROTEICA

COMPONENTI DELLA SINTESI PROTEICA PROCARIOTI

IL CODICE GENETICO

• I tRNA sono responsabili della traduzione • Ogni tRNA riconosce un codone e porta uno

specifico aminoacido • L’attivazione dei tRNA è catalizzata dalle aminoacil-

tRNA sintetasi

I tRNA

IL tRNA

Motif from 3’ end Features 1st -Amino acid acceptor terminal

It has 3’ACC sequence in all tRNAs, in some they are present when they are synthesized, in some they are added later.

2nd- Amino acid accepter stem

It is 7 bp long, contain 5G:C and 2A:U base pairings.

3 rd -TUC G stem 3 to 5 bp long 4 th –TUCG loop 7nucleotides,TUC invariable

sequences 5 th- Extra arm Located between TUC and

anticodon stem, the arm length can range from 3 to 21 ntds.

6 th- Anti codon loop 7 ntds long, 3 ntds act as anticodons, anticodon nucleotides are bracketed by modified U at 5’ side and modified A (like IPA) on 3’ side, and triplets are projected as rigid structures.

7 th -Anticodon stem Consists 4-5 bp 8 th -DHU loop Consists of 8-12 variable

bases, Di-Hydroxy Uridine is the only invariable nucleotide

9 th -DHU stem Is 3-4 bp long 10 th – 5’ G Extension of the DHU stem

ends in 5’ G inmost of amino acyl tRNAs and pairs with C.

Structural Features of tRNAs (General):

Motif Features-PK (E.coli) Features-EK (hu) 1st- amino acyl acceptor

CCA3’ to which methionine covalently is added

CCA3’; often CCA absent and CCA added

2nd-aa acceptor stem-

6G:C , 1G-A pairs 6G:C, 1A:U

3rd TUCG stem 4G:C and 1A:U 3G:C,2A:U 4th-TuCG loop 7ntds, TUC, 7ntds,o TUC 5th extra arm 5ntds or more 5tds or more 6th Anticodon stem 4G:C and 1A:U 4G:C, 1A:U 7th Anticodon loop 7 ntds, 3anticodon

bracketed by U and IPA 7ntds, 3’IPA,

8th DHU loop 7-11 ntds, DHU- consensus,

No DHU

9th DHU stem 4G:C 3G:C,1G:U, DHU 10th 5’ end

C, cannot pair with A 5’A pairs with U

In yeast initiator tRNA, 64th ntd is phosphorylated

Initiator tRNA features-prokaryote and Eukaryote:

Aminoacil tRNA sintetasi Una sintetasi per ogni aminoacido una singola sintetasi può riconoscere più tRNA che codificano per lo stesso aminoacido

Due classi di sintetasi Struttura tridimensionale differente Differiscono nel lato del tRNA riconosciuto e da come legano l’ATP Classe I – monomeriche, trasferiscono l’aminoacido sul 2’OH del ribosio terminale Arg, Cys , Gln, Glu, Ile, Leu, Met, Trp Tyr, Val Classe II - dimeriche, trasferiscono l’aminoacido sul 3’OH del ribosio terminale Ala, Asn, Asp, Gly, His, Lys, Phe, Ser, Pro, Thr

Struttura di una aminoacil tRNA sintetasi legata al tRNA

Per mantenere la fedeltà della sintesi proteica le aminoacil-tRNA sintetasi devono essere molto precise

Presenza di un sito di editing

Il riconoscimento dell’a.a. corretto da parte della a.a.-tRNA sintetasi è verificato con un meccanismo di “correzione di bozze” innescato dal legame con il giusto tRNA:

• un cambiamento conformazionale può causare l’idrolisi dell’ a.a.-adenilato

• il trasferimento dell’a.a. sul tRNA può essere seguito da idrolisi

La accuratezza del caricamento del tRNAIle da parte della corrispondente sintetasi dipende da un meccanismo di controllo degli errori che agisce in due diverse fasi

Il ribosoma

IL RIBOSOMA

EUCARIOTI

80S

60S

40S

PROCARIOTI

70S

50S

30S

28S rRNA (4718 nt) 5,8S rRNA (160 nt) 5S rRNA (120 nt)

50 proteine

23S rRNA (2904 nt) 5S rRNA (120 nt)

34 proteine

18S rRNA (1874 nt)

33 proteine

16S rRNA (1541 nt)

21 proteine

Struttura secondaria del 23S rRNA

Struttura secondaria del 16S rRNA

Lewin, IL GENE VIII, Zanichelli editore S.p.A. Copyright ©

2006

Nel nucleolo la RNApol-I trascrive i geni ripetuti per l’rRNA (rDNA) generando il precursore RNA 45S

Il precursore 45S è modificato chimicamente e tagliato nei prodotti maturi che si associano con le proiteine ribosomiali a formare le due subunità ribosomiali

Visione d’insieme della traduzione

I fattori traduzionali

Codone inizio AUG,GUG,UUG AUG AA inizio formil-metionina metionina tRNA inizio tRNAf-met tRNAmet

http://podcast.federica.unina.it/mini/img.php?src=/files/_docenti/de-simone-vincenzo/img/vincenzo-de-simone-39-19-23.jpg

TRADUZIONE

INIZIO

PROCARIOTI/EUCARIOTI

Initiation Factors Activity

prokaryotes eukaryotes

IF3 eIF-1 Fidelity of AUG codon recognition

IF1 eIF-1A Facilitate Met-tRNAiMet binding to small subunit

eIF-2 Ternary complex formation

eIF-2B (GEF) GTP/GDP exchange during eIF-2 recycling

eIF-3 (12 subunits) Ribosome antiassociation, binding to 40S

eIF-4F (4E, 4A, 4G) mRNA binding to 40S, RNA helicase activity

eIF-4A ATPase-dependent RNA helicase

eIF-4E 5' cap recognition

eIF-4G Scaffold for of eIF-4E and -4A

eIF-4B Stimulates helicase, binds with eIF-4F

eIF-4H Similar to eIF4B

eIF-5 Release of eIF-2 and eIF-3, GTPase

IF2 eIF5B Subunit joining

eIF-6 Ribosome subunit antiassociation

Fasi Della Traduzione: inizio

• Attacco delle subunità ribosomali e del primo a.a. portato dal tRNA iniziatore all’mRNA

• Posizionamento sul primo codon da tradurre

PROCARIOTI EUCARIOTI Subunità 30S/50S 40S/60S Fattori d’inizio Sì Sì tRNA iniziatore formilmetionina metionina Fonte di Energia GTP ATP/GTP

Formilazione del met-tRNA


Specificità del tRNA fmet

Il tRNA per l’inizio della traduzione è diverso da quello utilizzato per la normale metionina


Inizio della traduzione

L’inizio della traduzione è differentemente controllato nei procarioti rispetto agli eucarioti

Nei procarioti l’mRNA policistronico codifica per più proteine

Nei procarioti delle specifiche sequenze presenti sull’mRNA vicino ai codoni di inizio AUG, chiamate sequenze di Shine-Delgarno, sono riconosciute da un complesso proteico costituito dal fMet-tRNA, i Fattori di Inizio (IFs) e la subunità minore del ribosoma (30S)

Inizio della traduzione nei procarioti: sequenze di controllo

http://www.federica.unina.it/mini/img.php?src=../files/_docenti/de-simone-vincenzo/img/vincenzo-de-simone-39-19-24.jpg

La fase di inizio nei procarioti

L’idrolisi del GTP da parte del fattore IF2 porta al rilascio dei vari fattori e l’associazione della subunità maggiore del ribosoma (50S) con la formazione del complesso 70S pronto a iniziare la traduzione


Gli mRNA eucariotici hanno una diversa struttura raramente policistronici - 5’ e 3’ modificati

Inizio della traduzione negli eucarioti

Negli eucarioti l’inizio della sintesi proteica generalmente avviene, all’estremità 5’ dell’mRNA

Il processo di inizio negli eucarioti coinvolge un gruppo diverso di fattori (chiamati eIF) e un particolare tRNA iniziatore met-tRNA, che porta una metionina non formilata

Struttura del 5’CAP

Il 7me-GpppN cap è necessario per

la corretta traduzione dell’mRNA

Fattori di inizio negli eucarioti

La fase di inizio negli eucarioti

Formazione del complesso di pre-inizio 43S

Formazione del complesso eIF4(A,E,G)/PABP e l’mRNA

eIF4A elicasi

eIF4B promuove attività eIF4A

eIF4E lega cap-5’

eIF4G scaffold protein

eIF4F complesso eIF4A/4B/4E/4G

IL COMPLESSO eIF4F

Ricoscimento dell’mRNA da parte del complesso eIF4F e associazione con il complesso 43S mediata da eIF3

Il complesso 48S

Ricoscimento dell’mRNA da parte del complesso eIF4F e associazione con il complesso 43S mediata da eIF3

eIF4F

eIF4A

Il complesso 48S

IRES:internal ribosomal entry sites Funzionano come gli RBS dei procarioti

ITAF (IRES trans-agent factor) sostituisce eIF4E lo scaffold eIF4G è diverso (più piccolo)

Riconoscimento dei codoni di inizio

eIF1 formazione complesso di inizio eIF1A stabilizza interazione met-

tRNA-40S eIF3 promuove legame met-tRNA-

mRNA

eIF2 legame GTP-dipendente met-tRNA-40S

eIF4A elicasi eIF4B promuove attività eIF4A eIF4E lega cap5’ eIF4G scaffold protein eIF4F eIF4A/4B/4E/4G

eIF2B scambio GDP-GTP eIF2C stabilizza

complesso ternario (mRNA,met-tRNA,40s)

eIF5 promuove attività GTPasica di eIF2

La fase di inizio negli eucarioti Scansione dell’RNA alla ricerca del codone di inizio


Scansione dell’RNA alla ricerca del codone di inizio

Attività elicasica di eIF4A

Scansione dell’RNA alla ricerca del codone di inizio

Sequenza consenso Shine-Dalgarno Complementare a rRNA 16S

Sequenza consenso Kozak Riconosciuta dai fattori eIF1, eIF4A, eIF4B e eIF4E

Procarioti

Eucarioti

Aggancio della subuintà maggiore

Identificato il codone di inizio l’attività GTPasica di eIF2 e eIF5 favoriscono la dissociazione dei vari fattori di traduzione (eIF2) e l’aggancio della subunità maggiore del ribosoma (eIF5)

Rilascio dei fattori di inizio

Formazione del complesso 80S

Il complesso 80S

il legame del tRNA-met al ribosoma precede il legame dell’mRNA



Il riconoscimento del codone AUG promuove l’attività GTPasica di eIF2

L’idrolisi del GTP da parte di eIF2 è il segnale per il rilascio dei fattori di inizio, il legame della subunità maggiore e l’inizio della traduzione


Il legame del tRNA-met al ribosoma precede il legame dell’mRNA

Al contrario dei procarioti il complesso 48S scorre sull’mRNA alla ricerca del codone di inizio

TRADUZIONE

FASE DI ALLUNGAMENTO


Fasi Della Traduzione: allungamento

Allungamento della catena polipeptidica mediante attacco di aminoacil-tRNA e sintesi del legame peptidico.

PROCARIOTI EUCARIOTI

Subunità 30S/50S 40S/60S Fattori di Allungamento Sì Sì tRNA tutti tutti Fonte di energia GTP GTP

L’associazione tra le subunità maggiore e minore del ribosoma crea un ambiente essenziale per la sintesi della proteina

Tre siti di legame per i tRNA: sito A = sito di legame per l’aminoacil tRNA sito P = sito di legame per il peptidil-tRNA sito E = sito di uscita

Fase di allungamento

Processo in tre step:

Corretto posizionamento dell’aminoacil-tRNA nel sito accettore

Formazione del legame peptidico tra il peptidil-tRNA nel sito P e l’aminoacil-tRNA nel sito A

Spostamento dell’mRNA all’interno del ribosoma di un codone

Fattori coinvolti EF-Tu posiziona il tRNA nel sito A EF-Ts riciclo del fattore EF-Tu EF-G traslocazione del ribosoma

Rappresentazione schematica del ciclo di allungamento

EF-Tu GTP si lega all’estremita 3’ del tRNA carico per mascherare l’aminoacido

Il corretto posizionamento del tRNA è accompagnato dall’idrolisi del GTP da parte di EF-Tu GTP

Controllo dell’appaiamento codon-anticodon

L’idrolisi di GTp e il rilascio di EF-Tu avvengono solo se il tRNA è correttamente posizionato. Uscito EF-Tu può avvenire la formazione del legame peptidico


Wobble o tentennamento

Grazie al tentennamento e alla presenza di basi modificate (inosina) uno stesso tRNA può riconoscere più codoni (solo ~30 tRNA per coprire i 61 codoni)

Rotazione del tRNA nel sito A


Formazione del legame peptidico


Fase di allungamento nei procarioti

EF-Ts promuove lo scambio nucleotidico di EF-Tu

EF-G favorisce la traslocazione del ribosoma



Reazione di transpeptidazione

Il gruppo NH2 dell’aminoacido legato al tRNA nel sito A attacca il

gruppo C=O dell’ultimo aminoacido legato al tRNA del sito P

Reazione catalizzata dall’rRNA 23S (catalisi entropica) Il 2’ OH del tRNA al sito P funziona

come navetta protonica


La catena polipeptidica viene trasferita dal tRNA del sito P a

quello del sito A

Traslocazione del ribosoma

Il ribosoma si sposta lungo l’mRNA

Il tRNA con la catena polipeptidica dal sito A passa al sito P mentre il tRNA scarico del sito P passa al sito E

(se il sito E è occupato il tRNA in esso presente esce)

Traslocazione del ribosoma

La traslocazione richiede l’idrolisi del GTP da parte del fattore EF-G che legandosi al sito A spinge il tRNA

verso il sito P

Riciclo dei fattori EF-Tu e EF-G

EF-Tu e EF-G dopo l’idrolisi del GTP devono scambiare il nucleotide per tornare nella forma GTP legante e operare un nuovo step di allungamento e

traslocazione

Riciclo dei fattori EF-Tu e EF-G

Il fattore di scambio EF-Ts favorisce lo scambio del nucleotide

Riciclo del fattore EF-Tu

Traslocazione

struttura di EF-Tu unito al tRNA e EF-G unito al GDP

EF-G mima il tRNA premettendo lo spostamento del peptidil-tRNA dal

sito A al sito P

Mimetismo tra i fattori EF-TU EF-G

EF-Tu copre l’aminoacido per impedire la traspeptidazione finché il giusto tRNA non è correttamente appaiato al codone.

EF-G mima il tRNA premettendo lo spostamento del peptidil-tRNA dal sito A al sito P


Fase di allungamento • La catena peptidica in crescita

si estende all’interno di un “tunnel” nella subunità 50S

• Il ripiegamento della catena polipetidica inizia solo dopo che è fuoriuscita dal “tunnel”

• Il processo di folding è facilitato da attività chaperone associate al ribosoma

• Per assicurare l’entrata corretta del tRNA nel sito A, l’rRNA 16S è coinvolto nel determinare il giusto orientamento nelle prime due posizioni dell’appaiamento codone/anticodone

Durante la traslocazione il tRNA scarico viene spostato nel sito E e poi fuoriesce dal ribosoma

Processo di allungamento negli eucarioti

• Simile a quello dei procarioti

• Fattori di allungamento analoghi

• EF-1a = EF-Tu posiziona il tRNA nel sito A

• EF-1b = EF-Ts riciclo del fattore EF-Tu

• EF-2 = EF-G coinvolto nel processo di traslocazione

A U G G G C U U A A A G C A G U G C A C G U U

This is a molecule of messenger RNA.

It was made in the nucleus by

transcription from a DNA molecule.

mRNA molecule

codon


A ribosome on the rough endoplasmic

reticulum attaches to the mRNA

molecule.

ribosome


It brings an amino acid to the first three

bases (codon) on the mRNA.

Amino acid

tRNA molecule

anticodon

U A C

A transfer RNA molecule arrives.

The three unpaired bases (anticodon)

on the tRNA link up with the codon.


Another tRNA molecule comes into

place, bringing a second amino acid.

U A C

Its anticodon links up with the second

codon on the mRNA.


A peptide bond forms between the

two amino acids.

Peptide bond


The first tRNA molecule releases its amino

acid and moves off into the cytoplasm.


The ribosome moves along the mRNA to

the next codon.


Another tRNA molecule brings

the next amino acid into place.


A peptide bond joins the second

and third amino acids to form a

polypeptide chain.


The polypeptide chain gets longer.

The process continues.

This continues until a termination

(stop) codon is reached.

The polypeptide is then complete.

TRADUZIONE

FASE DI TERMINE


Fasi Della Traduzione: terminazione

• Avviene quando il ribosoma arriva ad un codone di stop (UAA, UAG, UGA) che si colloca nel sito A

• Rilascio della catena polipeptidica e rilascio delle due subunità ribosomali

GTP GTP Fonte di energia

1 3 Fattori di

terminazione

40S/60S 30S/50S Subunità

EUCARIOTI PROCARIOTI

Termine della sintesi proteica

• La presenza di fattori di rilascio che si legano al sito A in presenza di un codone di stop trasforma l’attività peptidil-trasferasica del ribosoma in attività idrolasica che taglia la catena polipeptidica dal tRNA

• L’idrolisi del GTP è richiesta per la dissociazione dei fattori di rilasci (RFs), del ribosoma e della catena polipeptidica

Fattori di terminazione

procarioti eucarioti

RF1 eRF1 riconoscimento UAA,

UAG

RF2 “ riconoscimento UGA,

UAA

RF3 eRF3 GTPase

RRF rilascio

RF:release factor RRF:ribosome recycling factor

Fattori coinvolti nella fase di terminazione

Terminazione della traduzione fattori di classe 1 anticodone peptidico e motivo GGQ (gly gly gln)


RF1 promuove il rilascio della catena polipeptidica (GGQ)

RF3 promuove il rilascio di RF1

RF3 promuove il rilascio di RF1 Cambio conformazionale attraverso la scambio del nucleotide guanilico

RF3 dissocia dal ribosoma con l’idrolisi del nucleotide guanilico

RF1 imita il tRNA (molecular mimic)

eRF1 tRNA

La sequenza GGQ posiziona la molecola

d’acqua per l’idrolisi del peptide

tRNA (rosso scuro) RF1(grigio)

Legame di eRF1 al

ribosoma

Anticodone peptidico

Stimolazione attività idrolitica (posiziona una molecola di acqua)

Riciclo del ribosoma

La dissociazione del ribosoma richiede il fattore RRF

Il riciclaggio del ribosoma

RRF si lega al sito A come un normale tRNA e il fattore EF-G favorisce la traslocazione del ribosoma spostando RRF sul sito P. Il tRNA sul sito P viene espulso e il fattore IF3 può legarsi al ribosoma vuoto. Questo porta alla dissociazione dell due subunità.


La traduzione

La traduzione simultanea da parte di ribosomi multipli e il loro rapido ricambio aumenta l’efficienza della sintesi proteica

L’mRNA è tradotto da poliribosomi

• Per ogni aminoacido aggiunto alla catena polipeptidica vengono consumate 3 molecole di GTP (GTP->GDP) più una di ATP (ATP->AMP nella attivazione dell’aminoacido)

• L’energia richiesta è molto maggiore rispetto a quella del legame peptidico formato

• La maggior parte dell’energia consumata serve a compensare la perdita di entropia del sistema (sintesi di una specifica sequenza aminoacidica)

Il costo energetico della sintesi proteica

Controllo attraverso la presenza di strutture secondarie nell’mRNA Regolazione metabolica del ferro Controllo attraverso fattori di inizio della traduzione

eIF-2 (suo riciclo)

eIF-4E (disponibilità e affinità per il 5’ cap)

Vari stress cellulari

Stimolazione mitogenica

Il controllo della traduzione negli eucarioti

Controllo della sintesi da limitazione nella formazione del complesso di inizio (strutture nel mRNA)

Regolazione da parte del Ferro La ferritina è una proteina citosolica legante il ferro espressa quando lo ione è abbondante Il recettore della trasferrina è una proteina di membrana importante per il trasporto del ferro all’interno della cellula I livelli delle due proteine sono regolati in direzione opposta mediante un controllo sull’inizio della traduzione dei loro mRNA L’aconitasi citosolica (enzima che richiede ferro) funziona da sensore-effettore

Regolazione della traduzione

Regolazione da parte del Ferro

Proteine G

G protein

G

G

Idrolisi GTP

G protein

Scambio GDP/GTP

Vari interattori Segnalazione o attività funzionale

Vari interattori Segnalazione o attività funzionale

Guanine nucleotide exchange factor

(GEF)

+ +

GTPase-activating protein (GAP)

Controllo funzionale mediante attivatori, inibitori o modifiche

Controllo funzionale mediante attivatori, inibitori o modifiche

GAPa GAPi GEFa GEFi

G

G

L’idrolisi del GTP da parte di eIF2 è il segnale per il rilascio dei fattori di inizio, il legame della subunità maggiore e l’inizio della traduzione

Regolazione dell’inizio della traduzione

Il ciclo del fattore eIF-2 prevede la rigenerazione della forma eIF-2 con il GTP legato seguita dall’idrolisi del nucleotide all’inizio della traduzione.

Quando il complesso 43S di preiniziazione si associa alla subunità 60S del ribosoma per formare il complesso di inizio 80S, il GTP legato a eIF-2 viene idrolizzato per fornire energia al processo. Per potere promuovere nuovamente l’inizio della traduzione il GDP legato al fattore eIF-2 deve essere scambiato con il GTP. Questa funzione è catalizzata dal fattore eIF-2B anche noto come guanine nucleotide exchange factor (GEF).


La fosforilazione di eIF-2 (ser51) aumenta l’affinità di legame tra eIF-2 e eIF-2B portando alla formazione di un complesso inattivo.

Diverse attività chinasi sono responsabili della fosforilazione di eIF-2

• double-stranded-RNA-dependent protein kinase (PKR)

• heme-regulated inhibitor (HRI)

• general control non-derepressible-2 (GCN2)

• PKR-like endoplasmic reticulum kinase (PERK)

Heat shock, stress ER o da nutrienti, infezioni virali

fosforilazione di IF-2

riduzione della sintesi proteica

eIF-2

eIF-2 G

G

eIF-2B eIF-2 G

Traduzione

Chinasi •PKR •HRI •GCN2 •PERK

eIF-2B

eIF-2B eIF-2 G

Complesso inattivo

eIF-2B Fattore di scambio

eIF-4A attività RNA elicasi ATP-dipendente

eIF-4E Riconoscimento del 5' cap

eIF-4G Proteina scaffold che assembla i fattori eIF-4E e eIF-4A.

L’interazione con PABP permette al complesso di legare le estremità 5’ e 3‘ dell’mRNA

Complesso eIF-4F Composto da tre principali sunbunità (eIF-4E, eIF-4A, eIF-4G) e almeno due

fattori addizionali

Legame dell’mRNA alla subunità 40S, attività RNA elicasica ATP-dipendente, interazione tra la coda

poli-A e il 5’ cap

PABP polyA-binding protein

Legame alla coda poli-A dell’mRNA e alla proteina scaffold eIF-4G

Mnk1 and Mnk2

eIF-4E kinases Fosforilazione di eIF-4E che aumenta la sua capacità di

legare il 5’ cap

Il complesso eIF4

eIF-4B

Stimola l’attività elicasica del fattore iEF-4A (fa parte del complesso proteico iEF-4F)

Il fattore eIF4E agisce come oncogene ed i suoi livelli sono limitanti per l’inizio della traduzione cap-dipendente

Aumenti nei livelli di eIF4E promuovono la formazione di eIF4F e la traduzione di specifici mRNA contenenti regioni 5’ altamente strutturate: es. vascular endothelial growth factor (VEGF)

In molti tumori i livelli di espressione di eIF4E sono aumentati

eIF4A elicasi

eIF4B promuove attività eIF4A

eIF4E lega cap-5’

eIF4G scaffold protein

eIF4F complesso eIF4A/4B/4E/4G

IL COMPLESSO eIF4F

eIF4E

eIF4E eIF4E

eIF4E

eIF4E

eIF4E è un fattore limitante e aumenti nei suoi livelli influenzano la velocità di traduzione

eIF4E

eIF4E

FGF2 VEGF Ciclina

D1 c-myc

Un alterato controllo dei livelli di eIF4E può indurre TRASFORMAZIONE MALIGNA, TUMORIGENESI, INVASIONE E METASTASI

Alti livelli di eIF4E promuovono la sintesi di proteine oncogene e fattori di crescita la cui traduzione è normalmente ridotta o repressa

Regolazione della traduzione: eIF4E


La fosforilazione di eIF-4E (ser209) da parte delle MAP chinasi Mnk1 e Mnk2 aumenta l’affinità di legame tra eIF-4E e la regione CAP dell’mRNA stabilizzando l’interazione e favorendo la traduzione di mRNA specifici.

L’interazione tra Mnk-1/2 ed eIF-4B è mediata da eIF-4G

Mnk-1/2 soto attivate mediante fosforilazione da

• Fattori di crescita, esteri del forbolo, insulina

attivazione delle Mnk kinasi attraverso il pathway MEK/Erk

• Citochine e condizioni di stress

attivazione del pathway della p38 MAP chinasi

Mnk-1/2

eIF-4E Aumento della traduzione

Chinasi •Mnk1 •Mnk2 eIF-4E

Mnk-1/2

•MEK/Erk

•p38 MAP chinasi

eIF4E 4EBP

4EBP P

FATTORI DI CRESCITA/MITOGENI

RAS ERK

PI3K AKT mTOR

eIF4E

COMPLESSO eIF4F ATTIVAZIONE

DELLA TRADUZIONE

eIF4E FATTORE LIMITANTE LA REAZIONE

4E-BP

4E-BP (noto come PHAS) 3 forme note

Nella forma defosforilata 4E-BP si lega a eIF-4E reprimendo la sua attività

4E-BP è fosforilato in risposta a vari fattori di crescita e mitogeni portando al rilascio

di eIF-4E ed una attivazione della traduzione proteica

mTOR (Target Of Rapamycin) Rapamicina (sirolimus) Prodotto batterico ad attività antifungina immunosoppressiva antiproliferativa Si lega al complesso mTORC1 • Controllo tasso sintesi proteica • Attività chinasica

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0f/Sirolimus.svg

mTOR : TARGET DEL CONTROLLO TRADUZIONALE

mTOR gioca un ruolo centrale nella regolazione di: • la crescita cellulare • la proliferazione • la sopravvivenza

In risposta a mitogeni mTOR regola l’inizio della traduzione attraverso due distinti pathways:

p70S6K 4EBPs

Il fattore eIF4E e mTOR

mTOR (target of rapaycin) è un fattore che permette di controllare il tasso di sintesi proteica in base a segnali extracellulari (fattori di crescita e ormoni), disponibilità di aminoacidi e stato energetico della cellula

mTOR ha attività chinasi e fosforila due principali target: 4E-BPs (eIF4B binding proteins) e le proteine kinasi ribosomiali S6 (S6K1 e S6K2)

4E-BPs, in particolare 4E-BP1, nella forma ipofosforilata legano eIF4E inibendo la sua associazione al complesso eIF4F. L’attività chinasi di mTOR fosforila 4E-BP1 (S75, T73) favorendo il rilascio di eIF4E e l’inizio della traduziuone

mTOR

4E-BP1

eIF4E

4E-BP1P

eIF4E

rapamycin

Traduzione 5’-UTR mRNAs

mTOR SIGNALING

AMP/ATP Stato energetico

Rapamycin mTOR

S6K1

TSC1/TSC2

eIF4B

Rheb-GTP

4E-BP1

eIF4E

IRS-1 insulin

eIF4A

eIF4G

eIF4F complex Controllo traduzione

UTR mRNAs

PH domain

TOP mRNAs

PI3K

PIP3

Akt PH domain

PDK1

Rheb-GDP

PH = pleckstrin homology

PI3K = phosphatidylinositol-3-kinase

PIP3 = phosphatidylinositol-3,4,5 triphosphate

PDK1 = phosphoinositide dependent kinase

AMPK = AMP activated protein kinase

PTEN = lipid phosphatase

TSC = tuberous sclerosis complex

GTPase activating protein

AMPK

AICAR

Wortmannin

Inattiva mTOR

Inattiva mTOR

Attiva mTOR

Inattiva mTOR

Metformin

Inattiva mTOR

PTEN PIP3->PIP2

Inattiva mTOR (mutazioni -> cancro)

(Inattiva mTOR)

Basso stato inattiva mTOR

Erk

Ras pathway

rictor raptor

4E-BP1 SIGNALING PATHWAY

Traduzione del codice genetico La sintesi proteica · •Nei procarioti trascrizione traduzione...

Documents

Transcript of Traduzione del codice genetico La sintesi proteica · •Nei procarioti trascrizione traduzione...