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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