Dal DNA alle Proteine: Traduzione del

Messaggio Genetico

La considerazione iniziale è che ci sono 4

basi azotate e 20 amminoacidi

Se ogni base codificasse

per 1 amminoacido avremmo 4

amminoacidi (41)

Se ogni coppia di basi

codificasse per 1

amminoacido avremmo 16 amminoacidi

(42)

Se 3 basi codificassero

per 1 amminoacido avremmo 64 amminoacidi

(43)

La traduzioneLa traduzione

Dal linguaggio dei nucleotidi (DNA e RNA) a quello degli amminoacidi

(PROTEINE)

Il CODICE GENETICO e’:

letto a triplette. Ciascuna tripletta di nucleotidi, chiamata codone, codifica per un amminoacido. Il codone rappresenta l’unita’ di base del codice genetico.

pressoché universale escluse poche eccezioni i codoni per gli amminoacidi sono identici in tutte le specie esaminate.

degenerato perché più di un CODONE può codificare per lo stesso amminoacido; soltanto la metionina ed il triptofano hanno un solo codone. Degenerato non significa impreciso.

La decifrazione del CodiceLa decifrazione del Codice

AAAAAA AAAAAA AAAAAA

CCCCCC CCCCCC CCCCCC

LysLys LysLys LysLys

mRNA sinteticomRNA sintetico PolipetidePolipetide

Esperimenti in vitro di Nirenberg Esperimenti in vitro di Nirenberg 19611961

GGG

GGG

GGG

GGG

GGG

GGG

Estr

att

o c

ellu

lare

batt

eri

co

Estr

att

o c

ellu

lare

batt

eri

co

+

+

+

+ GlyGly GlyGly GlyGly

Seguirono poi esperimenti più Seguirono poi esperimenti più complessicomplessi

UUU

UUU

UUU

UUU

UUU

UUU

PhePhe PhePhe PhePhe

ProPro ProProProPro

La degenerazione è, in realtà, anche un sistema di difesa dalle mutazioni puntiformi spontanee che se

colpiscono la terza base possono non alterare la sequenza aminoacidica e quindi la conformazione

tridimensionale e l'efficienza della proteina.

IL SIGNIFICATO DELLA DEGENERAZIONE

GUU

GUC

GUA

GUG

VALINA

CCU

CCC

CCA

CCG

PROLINA

Per quasi tutti gli amminoacidi esiste più di una tripletta che lo codifichi

Questa ridondanza del codice riduce la probabilità che una mutazione nella sequenza nucleotidica porti a gravi

cambiamenti nella proteina

Una mutazione in terza base generalmente non ha conseguenze

Il codice è degeneratoIl codice è degenerato

Il codice è universale?Il codice è universale?

In alcuni organismi o nei mitocondri alcuni codoni hanno significati diversi

LA SINTESI PROTEICA

AccettorePeptidilico

INIZIO

Arriva l’mRNA sulla Subunità minore delribosoma

In realtà, nei batteri, la sintesi proteica inizia con N-formilmetionina e non con la metionina. Un enzima specifico formila la metionina dopo che essa è stata legata al t-RNA.

Avanzamento dell’mRNA

Posizionamento della subunità maggiore di RNA

Inserimento amminoacido corrispondente

Lettura della seconda tripletta

Posizionamento dei 2 tRNA nei rispettivi siti del Ribosoma

Evidenzia la posizione dei 2 amminoacidi

Il tRNA lascia il sito P e non ha

più l’amminoacido

I due amminoacidi restano legati

Lettura di una nuova tripletta

Richiamo per il tRNA

corrispondente

Appaiamento delle basi ed

inserimento del tRNA

Posizionamento degli

amminoacidi

Le triplette di Stop sono 3:UGA; UAA e UAG

DISTACCO DELLA PROTEINA

Non viene richiamato nessun tRNA nel Sito A

I siti A e P sono vuoti

Distacco del tRNA senza amminoacido

DISTACCO DELLE 2 SUBUNITÀ DEL RIBOSOMA

Le amminoacil t-RNA sintetasi

Le amminoacil t-RNA sintetasi pur catalizzando tutte la stessa reazione generale differiscono notevolmente nella composizione in subunità e nel peso molecolare.

Le cellule devono avere per lo meno una amminoacil t-RNAsintetasi per ciascuno dei 20 amminoacidi.

Nei procarioti esiste una sola AAS per ciascun amminoacido.

Specificità per un tRNA: esempio della GlnRS (classe I)

I siti di contatto della sintetasi sul tRNA si trovano sulla faccia più interna (concava) della L (stelo accettore,

stelo D). Ma non esistono regolarità su come i vari tRNA riconoscono le loro rispettive sintetasi-> lo stelo dell’anticodone non partecipa sempre

al processo di riconoscimento

Monomero

Interazione codone-anticodone

Durante la sintesi proteicail tRNA appropriato viene selezionato solo mediante

interazione codone-anticodone-> il gruppo amminoacidico

non partecipa a questo processo

Presenza di Ala in peptidi nei punti in cui è specificata una Cys