TRADUZIONETRADUZIONETRADUZIONETRADUZIONE
LA LA TRADUZIONETRADUZIONE E’ QUEL PROCESSO ATTRAVERSO CUI SI PASSAE’ QUEL PROCESSO ATTRAVERSO CUI SI PASSA
DAL LINGUAGGIO RIBONUCLEOTIDICO DELL’RNA A QUELLODAL LINGUAGGIO RIBONUCLEOTIDICO DELL’RNA A QUELLO
AMINOACIDICO DELLE PROTEINE.AMINOACIDICO DELLE PROTEINE.
IL IL CODICE GENETICO CODICE GENETICO E’ L’INSIEME E’ L’INSIEME DIDI CODONICODONI (TRIPLETTE (TRIPLETTE
NUCLEOTIDICHE) A CUI CORRISPONDONO I VARI AMINOACIDINUCLEOTIDICHE) A CUI CORRISPONDONO I VARI AMINOACIDI
PIU’ I CODONI PIU’ I CODONI DIDI TERMINE (CODONI NON SENSO).TERMINE (CODONI NON SENSO).PIU’ I CODONI PIU’ I CODONI DIDI TERMINE (CODONI NON SENSO).TERMINE (CODONI NON SENSO).
SUE PROPRIETA’ FONDAMENTALI SONO:SUE PROPRIETA’ FONDAMENTALI SONO:
i)i) CONTINUITA’ CONTINUITA’ (Eccezione di alcuni (Eccezione di alcuni fagifagi ––eses.: .: φφφφφφφφX174X174-- in cui il codice èin cui il codice èembricato);embricato);
ii)ii) DEGENERAZIONEDEGENERAZIONE;;
iii)iii) UNIVERSALITAUNIVERSALITA’ (Ad eccezione di alcuni codoni mitocondriali cha hanno ’ (Ad eccezione di alcuni codoni mitocondriali cha hanno un significato diverso rispetto agli un significato diverso rispetto agli mRNAmRNA citoplasmatici)citoplasmatici)
ESPERIMENTI ESPERIMENTI DIDI NIREMBERG,NIREMBERG,
LEDER E KHORANA: LA LEDER E KHORANA: LA DECIFRA=DECIFRA=
ZIONE DEL CODICEZIONE DEL CODICE
ESPERIMENTO ESPERIMENTO DIDI BRENNER E CRICK: L’UNITA’ ELEMENTAREBRENNER E CRICK: L’UNITA’ ELEMENTARE
CODIFICANTE E’ UNA TRIPLETTA!CODIFICANTE E’ UNA TRIPLETTA!
ABC ABC ABCABC ABCABC ABCABC ABC…ABC…
i)i) 11°° delezionedelezione (B della 1(B della 1°° tripletta) tripletta) –– ACA BCA ACA BCA BCABCA BCABCA BC…BC…
ii)ii) 22°° delezionedelezione (C della 2(C della 2°° tripletta) tripletta) –– ACA BAB CAB ACA BAB CAB CABCAB C…C…
iii)iii) 33°° delezionedelezione (A della 4(A della 4°° tripletta) tripletta) –– ACA BAB CBC ACA BAB CBC ABCABC……
DOPO LA TERZA MUTAZIONE (DELEZIONE IN QUESTO CASO) RIAPPAREDOPO LA TERZA MUTAZIONE (DELEZIONE IN QUESTO CASO) RIAPPARELA TRIPLETTA ABC, LA TRIPLETTA ABC, SI RIPRISTINA LA CORRETTA SI RIPRISTINA LA CORRETTA CORNICE CORNICE DIDI LETTURALETTURA
IL CODICE GENETICO (IL CODICE GENETICO (KhoranaKhorana; ; OchoaOchoa; ; NirembergNiremberg;;
MatthaeiMatthaei; Leder); Leder)
61 CODONI CODIFICANTI 61 CODONI CODIFICANTI PER 20 PER 20 aaaa..
3 SEGNALI 3 SEGNALI DIDI STOPSTOP
I RIBOSOMII RIBOSOMI
I Ribosomi hanno un diametro di circaI Ribosomi hanno un diametro di circa
1515--30 30 nmnm, sono costituiti da , sono costituiti da
proteine ed proteine ed rRNArRNA e sia neie sia nei
Procarioti che negli Procarioti che negli EucariotiEucarioti, sono, sono
costituiti da una costituiti da una subunitàsubunità maggioremaggiore
e da una e da una subunitàsubunità minoreminore..
PROCARIOTI PROCARIOTI
SUBUNITA’ MAGGIORE = 50S (rRNA 23S e 5S + 34 proteine)
SUBUNITA’ MINORE = 30S (rRNA 16S + 21 proteine)
EUCARIOTI EUCARIOTI
SUBUNITA’ MAGGIORE = 60S (rRNA 28S, 5.8S e 5S + 45 proteine)
SUBUNITA’ MINORE = 40S (rRNA 18S + 33 proteine)
70S70S 80S80S
I RIBOSOMI EUCARIOTICI POSSONO ARRIVARE AD ESSEREI RIBOSOMI EUCARIOTICI POSSONO ARRIVARE AD ESSERE
CENTINAIA CENTINAIA DIDI MIGLIAIA IN UNA CELLULA IN ATTIVAMIGLIAIA IN UNA CELLULA IN ATTIVA
SINTESI PROTEICA. SI POSSONO TROVARE:SINTESI PROTEICA. SI POSSONO TROVARE:
1)1) LIBERI NEL CITOPLASMA LIBERI NEL CITOPLASMA (SINTETIZZANO PROTEINE CHE(SINTETIZZANO PROTEINE CHE
RIMARRANNO ALL’INTERNO DEL CITOSOL);RIMARRANNO ALL’INTERNO DEL CITOSOL);
2)2) ADERENTI ALLE MEMBRANE DEL RER ADERENTI ALLE MEMBRANE DEL RER (RETICOLO (RETICOLO ENDOPLA=ENDOPLA=
SMATICO RUVIDO) SMATICO RUVIDO) O DEL NUCLEO O DEL NUCLEO (SINTETIZZANO PROTEINE(SINTETIZZANO PROTEINE
CHE VERRANNO SECRETE DALLA CELLULA O CHE RIMARRANNOCHE VERRANNO SECRETE DALLA CELLULA O CHE RIMARRANNO
RACCHIUSE IN VESCICOLE ALL’INTERNO DEL CITOPLASMA RACCHIUSE IN VESCICOLE ALL’INTERNO DEL CITOPLASMA
CELLULARE)CELLULARE)
MATURAZIONE DEGLI MATURAZIONE DEGLI rRNArRNA EUCARIOTICIEUCARIOTICI
MethionineMethionine
tRNAtRNA
73CCA
707172
676869
321
654
Assumono una conformazione secondoAssumono una conformazione secondoil il modello a trifogliomodello a trifoglio
Le differenze nelle sequenze nucleotidicheLe differenze nelle sequenze nucleotidichedeterminano la capacità di legare un determinano la capacità di legare un
amminoacido specificoamminoacido specifico
L’ansa II contiene la sequenza di 3 nucleotidiL’ansa II contiene la sequenza di 3 nucleotidi
3’ OH3’ OH
5’ P5’ P
U*
9
262223Pu
16
12Py 10
25
20:1
G*
17:1
Pu
A20:2
1713
20G
A5051
656463
G
62
52
CPu
59
ψψψψ
A*
C
Py
T49
39
4142
31
2928
Pu*
43127
U35
38
36
Py*
34
403047:1
47:15
46
Py47:16
4544
47
6667
76
A CUAnticodonAnticodon
L’ansa II contiene la sequenza di 3 nucleotidiL’ansa II contiene la sequenza di 3 nucleotididetta detta ANTICODONEANTICODONE che si appaia,che si appaia,durante la traduzione al codonedurante la traduzione al codone
dell’dell’mRNAmRNA
Questo appaiamento è fondamentaleQuesto appaiamento è fondamentaleper l’inserimento dell’amminoacido per l’inserimento dell’amminoacido
corretto,come specificato dall’ corretto,come specificato dall’ mm--RNARNA,,nella catena nella catena polipeptidicapolipeptidica in crescita.in crescita.
7mGppp7mGpppCapCap
5’5’5’ untranslated region5’ untranslated region
AUGAUGinitiationinitiation
translated regiontranslated region
3’ untranslated region
UGAtermination
STRUTTURA DELL’ mRNA MATUROSTRUTTURA DELL’ mRNA MATURO
(A)~200poly(A) tail
3’ untranslated region
3’AAUAAAAAUAAA
polyadenylation signal
NOTANOTA: DISPOSIZIONE ANTIPARALLELA TRA CODONE: DISPOSIZIONE ANTIPARALLELA TRA CODONEDELL’DELL’mRNAmRNA ED ANTICODONE DEL ED ANTICODONE DEL tRNAtRNA
IMPORTANTEIMPORTANTE::
Degenerazione del CODICEDegenerazione del CODICE
avviene in terza baseavviene in terza baseavviene in terza baseavviene in terza base
che si appaia con la baseche si appaia con la base
“vacillante” (1“vacillante” (1°° base al 5’base al 5’
dell’anticodone) del dell’anticodone) del tRNAtRNA!!
Attivazione dell’aminoacidoAttivazione dell’aminoacido(Fase (Fase ATPATP--dipendentedipendente))
ATP + Aminoacido = Aminoacido adenilato + 2PATP + Aminoacido = Aminoacido adenilato + 2P
Aminoacido adenilato + tRNA = AminoaciltRNA + AMPAminoacido adenilato + tRNA = AminoaciltRNA + AMP
Azione dell’Azione dell’aminoacilaminoacil--tRNAtRNA
--sintetasisintetasi
Anidride acidaAnidride acida(legame ad alta energia (legame ad alta energia
acilacil--fosfatofosfato))
AminoacilAminoacil--tRNAtRNA
TRADUZIONE NEI PROCARIOTITRADUZIONE NEI PROCARIOTI
InizioInizio
Fase Fase GTPGTP--dipendentedipendente
Sequenza di Sequenza di ShineShine--DalgarnoDalgarno (Facilita il (Facilita il riconoscimento dell’riconoscimento dell’mRNAmRNA da parte della da parte della subunitàsubunità
minore del Ribosomaminore del Ribosoma. . In particolare attori importantiIn particolare attori importantiin questo processo sono i Fattori di Inizio (IF) della in questo processo sono i Fattori di Inizio (IF) della
Traduzione (IF1, IF2 ed IF3)Traduzione (IF1, IF2 ed IF3)
fMetfMet: il primo: il primo
aaaa. ad essere . ad essere
incorporatoincorporato
nella catenanella catena
aaaa. nascente. nascente
IF1IF1 ED ED IF3IF3 HANNO IL COMPITO HANNO IL COMPITO DIDI STABILIZZARE STABILIZZARE
LA SUBUNITA’ MINORE DEL RIBOSOMA CHE, LA SUBUNITA’ MINORE DEL RIBOSOMA CHE, COSìCOSì
InizioInizio
Fase Fase GTPGTP--dipendentedipendente
TENDERàTENDERà A NON LEGARSI CON LA A NON LEGARSI CON LA SUBUNITàSUBUNITà MAGGIORE.MAGGIORE.
IF2IF2, GRAZIE ALL’IDROLISI , GRAZIE ALL’IDROLISI DIDI GTP, PORTA IL PRIMO GTP, PORTA IL PRIMO aaaa. (. (ff--MetMet) )
SPECIFICATO DA AUG.SPECIFICATO DA AUG.
InizioInizio
Fase Fase GTPGTP--dipendentedipendente
Assemblaggio del Assemblaggio del
RibosomaRibosoma
Inizio (Assemblaggio del Ribosoma)Inizio (Assemblaggio del Ribosoma)
Fase Fase GTPGTP--dipendentedipendente
SITO P (PEPTIDICO) = Vi si trova legato il SITO P (PEPTIDICO) = Vi si trova legato il ff--MetMet--tRNAtRNA
SITO A (AMINOACIDICO) = Accoglie l’SITO A (AMINOACIDICO) = Accoglie l’aaaa. Successivo che si legherà ad . Successivo che si legherà ad ff--MetMet
SITO E (USCITA) SITO E (USCITA)
Inizio…RicapitolandoInizio…Ricapitolando
1.1. Il Il tRNAtRNA iniziatore portante la iniziatore portante la formilformil--metioninametionina si lega alla si lega alla subunitàsubunità minore minore
del ribosoma assieme a dei fattori d’inizio (IF1, IF2 ed IF3).del ribosoma assieme a dei fattori d’inizio (IF1, IF2 ed IF3).
Fase Fase GTPGTP--dipendentedipendente
2.2. Si lega l’Si lega l’mRNAmRNA, la , la subunitàsubunità minore del ribosoma scorre sull’minore del ribosoma scorre sull’mRNAmRNA fino a fino a
quando non incontra il codone d’inizio AUG.quando non incontra il codone d’inizio AUG.
3.3. Si instaura il legame tra l’AUG e l’anticodone del Si instaura il legame tra l’AUG e l’anticodone del tRNAtRNA iniziatore.iniziatore.
4.4. Si associa la Si associa la subunitàsubunità maggiore.maggiore.
5.5. Il Il tRNAtRNA iniziatore occupa il sito P, al sito A è presente il secondo codone iniziatore occupa il sito P, al sito A è presente il secondo codone
dell’ dell’ mRNAmRNA
Fase Fase GTPGTP--dipendentedipendente
AllungamentoAllungamento
Fase Fase GTPGTP--dipendentedipendente
AllungamentoAllungamentoFormazione del Formazione del legamelegame
peptidico peptidico mediante mediante
reazionereazione
di di transpeptidazionetranspeptidazione..
NOTA: Il legameNOTA: Il legame
Si forma Si forma sfruttando sfruttando
l’energia contenuta nel l’energia contenuta nel
legame estere tra legame estere tra tRNAtRNA
ed ed aaaa.. (formatosi durante (formatosi durante
l’attivazione dell’l’attivazione dell’aaaa.)!!!.)!!!
Formazione del legame peptidicoFormazione del legame peptidico
Al sito A si lega il Al sito A si lega il tRNAtRNA acilatoacilato (portante il secondo (portante il secondo
aminoacido della catena aminoacido della catena polipeptidicapolipeptidica).).
Si forma il legame peptidico tra l’estremità COOH Si forma il legame peptidico tra l’estremità COOH
AllungamentoAllungamento
Fase Fase GTPGTP--dipendentedipendente
Si forma il legame peptidico tra l’estremità COOH Si forma il legame peptidico tra l’estremità COOH
terminale della terminale della MetioninaMetionina e l’estremità NH2 terminale e l’estremità NH2 terminale
del secondo aminoacido ad opera dell’attività del secondo aminoacido ad opera dell’attività
enzimatica della enzimatica della subunitàsubunità maggiore del ribosoma.maggiore del ribosoma.
L’energia necessaria è data dall’attivazione L’energia necessaria è data dall’attivazione
aminoacidicaaminoacidica..
Il Il tRNAtRNA scarico che occupava il sito P occuperà il scarico che occupava il sito P occuperà il
sito Esito E
TRASLOCAZIONETRASLOCAZIONE
il il tRNAtRNA portante il portante il dipeptidedipeptide che occupava il sito A che occupava il sito A
occuperà il sito Poccuperà il sito P
al sito A sarà presente il terzo codone dell’al sito A sarà presente il terzo codone dell’mRNAmRNA
pronto ad ospitare un nuovo pronto ad ospitare un nuovo tRNAtRNA acilatoacilato
TerminazioneTerminazione
La presenza di più segnali di STOP stimola La presenza di più segnali di STOP stimola
la comparsa di fattori di rilascio la comparsa di fattori di rilascio RF1RF1, , RF2RF2
ed ed RF3RF3..
Fase Fase GTPGTP--dipendentedipendente
ed ed RF3RF3..
Quando al sito A sarà presente uno dei 3 Quando al sito A sarà presente uno dei 3
segnali di arresto (UAA, UGA, UAG), si segnali di arresto (UAA, UGA, UAG), si
legheranno dei fattori di terminazione e la legheranno dei fattori di terminazione e la
sintesi sarà bloccatasintesi sarà bloccata
Il fattore RRF favorisceIl fattore RRF favorisce
il il disassemblaggiodisassemblaggioil il disassemblaggiodisassemblaggio
delle due delle due subunitàsubunità
ribosomaliribosomali!!
I ribosomi scorrono numerosi l’uno dietro I ribosomi scorrono numerosi l’uno dietro
l’altro, sull’l’altro, sull’mRNAmRNA formando i POLISOMI, alformando i POLISOMI, al
fine di sfruttare numerose volte la stessa fine di sfruttare numerose volte la stessa
molecola di molecola di mRNAmRNA che ha una emivita di che ha una emivita di
poche ore!poche ore!
TraduzioneTraduzione -- InizioInizio
fMet
A
ELarge subunit
P
Small subunit
UACGAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
5’
mRNA
3’
Arg
Aminoacyl tRNA
PheLeu
Met
SerGly
Polypeptide
TraduzioneTraduzione -- AllungamentoAllungamento
AERibosome
P
CCAGAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA5’
mRNA
3’
PheLeu
Met
SerGly
Polypeptide
Arg
Aminoacyl tRNA
TraduzioneTraduzione -- AllungamentoAllungamento
A
ERibosome
P
UCUCCAGAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
5’
mRNA
3’
Arg
PheLeu
Met
SerGly
Polypeptide
TraduzioneTraduzione -- AllungamentoAllungamento
A
ERibosome
P
CCA UCUGAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
5’ mRNA 3’
TraduzioneTraduzione -- AllungamentoAllungamento
Aminoacyl tRNA
Ala
Arg
PheLeu
Met
SerGly
Polypeptide
A
ERibosomeP
CCAUCU
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
5’
mRNA
3’
TraduzioneTraduzione -- AllungamentoAllungamento
Arg
PheLeu
Met
SerGly
Polypeptide
Ala
A
ERibosome
P
UCU CGAGAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA
5’
mRNA
3’
TRADUZIONE NEGLI EUCARIOTITRADUZIONE NEGLI EUCARIOTI
PRINCIPALI DIFFERENZE CON I PRINCIPALI DIFFERENZE CON I PRINCIPALI DIFFERENZE CON I PRINCIPALI DIFFERENZE CON I
PROCARIOTIPROCARIOTI
1)1) Fase di inizio regolata da una Fase di inizio regolata da una decina di fattoridecina di fattori
2)2) Aminoacido iniziatore è la Aminoacido iniziatore è la MetMet (e non la (e non la ff--MetMet). Esistono due). Esistono dueMetMet--tRNAtRNA diversi: uno che riconosce il codone di inizio e l’altrodiversi: uno che riconosce il codone di inizio e l’altroche riconosce i codoni successiviche riconosce i codoni successivi
3)3) Non c’è una Sequenza Non c’è una Sequenza ShineShine--DalgarnoDalgarno: la : la subunitàsubunità minore del ribosomaminore del ribosomadopo aver riconosciuto il 5’dopo aver riconosciuto il 5’capcap, inizia uno scanning della molecola di, inizia uno scanning della molecola dimRNAmRNA fino ad incontrare (dopo in media 100 nt. Dall’inizio) l’AUGfino ad incontrare (dopo in media 100 nt. Dall’inizio) l’AUG
4)4) Mancando la sequenza Mancando la sequenza ShineShine--DalgarnoDalgarno, a livello degli , a livello degli mRNAmRNA eucarioticieucariotici4)4) Mancando la sequenza Mancando la sequenza ShineShine--DalgarnoDalgarno, a livello degli , a livello degli mRNAmRNA eucarioticieucarioticil’AUG viene individuato poiché all’interno di una l’AUG viene individuato poiché all’interno di una sequenzasequenza (GCCGCCA/G(GCCGCCA/GCCCCAUGAUGG) detta G) detta di di KozakKozak
5)5) Gli Gli mRNAmRNA eucarioticieucariotici sono detti sono detti monocistronicimonocistronici
6)6) I Fattori di rilascio sono 3 nei Procarioti contro 1 (eRF3) degli I Fattori di rilascio sono 3 nei Procarioti contro 1 (eRF3) degli EucariotiEucarioti
NOTANOTA: La conoscenza approfondita delle differenze dei processi molecolari: La conoscenza approfondita delle differenze dei processi molecolaricoinvolti nella traduzione procoinvolti nella traduzione pro-- ed ed eucarioticaeucariotica ha portato alla produzione di ha portato alla produzione di molecole antibiotiche quanto più selettive possibile e pertanto meno tossiche molecole antibiotiche quanto più selettive possibile e pertanto meno tossiche
per le cellule per le cellule eucarioticheeucariotiche! (! (EsEs: Antibiotici Eritromicina e Streptomicina): Antibiotici Eritromicina e Streptomicina)
La struttura primaria delle proteineLa struttura primaria delle proteine
Destinazione delle proteine all’interno Destinazione delle proteine all’interno della celluladella cellula
Il Genoma cellulare specifica inoltre:Il Genoma cellulare specifica inoltre:
Presenza o assenza della proteina in un Presenza o assenza della proteina in un determinato tipo cellulare o in un determinato tipo cellulare o in un determinato momento della vita cellularedeterminato momento della vita cellulare
La struttura primaria di RNA non tradottiLa struttura primaria di RNA non tradotti
GlicosilazioneGlicosilazione
AcetilazioneAcetilazione
Modificazioni Modificazioni postpost--traduzionalitraduzionali
FosforilazioneFosforilazione
Top Related