07/01/2015. Inizio della sintesi proteica-i. Inizio della sintesi proteica-ii. Inizio della sintesi proteica-iii

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1 Inizio della sintesi proteica-i Coinvolge le subunità ribosomali trna d inizio Fattori di inizio (IFs) Inizio della sintesi proteica-ii Il trna iniziatore è caricato con formil-metionina Nei Bacteria vi sono due trnas distinti per fmet e Met Archea ed eucarioti usano trna a metionina Inizio della sintesi proteica-iii Il posizionamento del trna d inizio ha luogo ad un codone AUG Il riconoscimento del ribosoma di un codone AUG di inizio è favorito dalla presenza di una sequenza detta di Shine-Dalgarno AGGAGG AUG 5-8 nt 1

2 Il fattore IF1 sloggia i fattori IF2 ed IF3 e porta a termine la fase di inizio I tre siti di legame per il trna sul ribosoma Al termine del ciclo di inizio il ribosoma si è ricostituito e vi sono riconoscibili tre siti di legame per il trna peptidil-trna (sito P) E il sito che lega il trna d inizio e il trna attaccato alla catena peptidica Sito dell aminoacil-trna (sito A) Dove entrano i nuovi aa-trna Sito di uscita (Exit site) Dove si posizione il trna scarico L allungamento (elongazione) della sintesi proteica I successivi aa-trna vengono posizionati nel sito A del ribosoma da una proteina specifica detta EF-Tu ( idrolisi 1 GTP) L EF-Tu resta legato al GDP ma viene ricaricato a EF-Tu/GTP da un altro fattore, EF-Ts. L azione della peptidil-trasferasi del ribosoma consente il trasferimento dell aa (o catena peptidica) dal sito P all aa-trna del sito A La catena peptidica nascente viene traslocata al sito P tramite l intervento di un altro fattore, EF- G (idrolisi di 1 GTP) 2

3 La fase di allungamento della sintesi proteica è il bersaglio di un grande numero di antibiotici Peptidil-trasferasi: Puromicina, cloramfenicolo EF-Tu: kirromicine, pulvomicine EF-G: acido fusidico Ribosoma: tetraciclina, streptomicina, kanamicina Meccanismi di azione degli inibitori della sintesi proteica (I) NH 2 R n+2 P R n Peptidil-tRNA HN NH R n+1 Aminoacil-tRNA P R n HN NH R n+1 NH 2 R n+2 Cloramfenicolo Sito P Sito A Sito P Sito A Subunità 50S Subunità 50S mrna Subunità 30S Tetracicline Aminoglicosidi Il sito P (peptidilico) è occupato dal peptidil-trna. Il corretto aminoacil-trna si lega al sito A (aminoacilico o accettore) in base alla complementarità tra il suo anticodone ed il codone 3 dell' mrna. Le tetracicline si legano alla subunità 30S ed impediscono l' accesso dell' aminoacil-trna al sito A mrna Subunità 30S La catena peptidica in fase di allungamento viene trasferita al gruppo amminico dell' aminoacil-trna. La formazione del nuovo legame peptidico è catalizzata dalla peptidil transferasi Il cloramfenicolo si lega alla subunità 50S ed inibisce la reazione di transpeptidazione Gli aminoglicosidi si legano alla subunità 30S, interferiscono con l' iniziazione della sintesi proteica, causano errori di lettura dell' mrna e provocano terminazione prematura della traduzione dell' mrna Meccanismi di azione degli inibitori della sintesi proteica (II) Macrolidi P HN R n R n+1 NH HN H R n+2 Sito P Sito A H Sito P P HN R n R n+1 NH HN R n+2 Sito A Subunità 50S Subunità 50S mrna Subunità 30S mrna Subunità 30S Il ribosoma scorre di un codone lungo l' mrna, il peptidili-trna allungato di una unità aminoacidica trasloca dal sito A al sito P mentre il t-rna deaminoacilato viene espulso dal sito P Il sito A libero può essere occupato da una nuova molecola di aminoacil-trna I macrolidi si legano alla subunità 50S ed inibiscono lo stadio di traslocazione 3

4 Inibitori della sintesi proteica Aminoglicosidi Tetracicline Macrolidi Cloramfenicolo streptomicina, kanamicina (30S) (30S) Eritromicina (50S) (50S) Gli Archaea sono insensibili a questi antibiotici La tossina difterica inibisce la sintesi proteica legandosi a un fattore di allungamento della traduzione. La tossina difterica inibisce la sintesi proteica di Eucarioti e Archaea (in vitro), ma non quella di Bacteria La terminazione avviene in corrispondenza dei codoni di stop Richiede I fattori di rilascio (RF) Permettono il riconoscimento dei codoni di stop 3 RFs nei procarioti: RF1-riconosce UAA e UAG RF2-riconosce UGA e UAA RF3-GTP-binding protein solo 1 RF attivo negli eucarioti per il riconoscimento dei tre codoni di stop Ultimo atto: il riciclaggio del ribosoma RRF, ribosome recycling factor RRF consente di espellere i trna scarichi ed il mrna dal ribosoma in collaborazione con il fattore di traslocazione EF-G. IF-3 interviene per separare le due subunità ribosomali rendendole disponbili per l inizio della sintesi proteica. 4

5 Una ulteriore classe di RNA (tmrnas) interviene nella traduzione in caso di guasti Il tmrna possiede una doppia funzione di trna e mrna Riconoscimento dell importanza dello studio della sintesi proteica V. Ramakrishnan, T. Steitz, A. Yonath Premi Nobel per la Chimica, 2009 per i loro studi sulla struttura dei ribosomi 5

6 Gli aminoacidi 21 e 22: selenocisteina e pirrolisina Selenocisteina: presente in tutti gli organismi Pirrolisina: identificata con certezza in Archea Il codice genetico ** * * Ma in alcuni contesti codifica per Selenocisteina ** In alcuni contesti (in Archea) codifica per Pirrolisina Incorporazione della selenocisteina in polipeptidi Un trna specifico (trna sec ) viene caricato con l aminoacido serina: il suo anticodon riconosce il codone di stop UGA La serina viene modificata a SeCys dalla proteina SelA quando è legata al trna (Ser-tRNA sec ) 6

7 Un fattore di allungamento specifico (SelB) interviene per l incorporazione di selenocisteina SelB SECIS= Selenocysteine Insertion Sequence Geni coinvolti: sela (selenocisteina sintetasi), selc (trna per selenocisteina) rganizzazione degli operoni ribosomali Pre-16S rrna Pre-tRNA Pre-23S rrna pre-5s rrna Term. Promotore Pre-tRNA Transcription 30S pre-rrna Processing steps Maturazione (processamento) dell operone ribosomale a livello di trascritto rrna operon Pre-16S rrna Pre-tRNA Pre-23S rrna pre-5s rrna Term. Promotore Pre-tRNA 30S pre-rrna: Tagli specifici RNase III III P F III III P F P E M16 M16 M23 M23 M5 16S rrna trna 23S rrna 5S rrna trna 7

8 Trascrizione e traduzione sono contemporanee nei procarioti Gli enzimi sono attivi solo se ripiegati nella conformazione corretta (folding) Nel processo di folding hanno luogo modificazioni post-traduzionali: es. Folding ossidativo 8

9 Soltanto il corretto appaiamento di residui di cisteina porta alla conformazione biologicamente attiva Altre modificazioni post-traduzionali Fosforilazione Metilazione Acetilazione Glicosilazione... DnaK 9

10 Mettersi in riga o venire eliminati: il ruolo delle chaperonine Struttura del complesso GroEL/GroES (una della maggiori chaperonine citoplasmatiche) A) Veduta laterale B) Veduta apicale e basale Nel citoplasma troviamo anche. Sostanze di riserva immagazzinate in corpi di inclusione Es.: Granuli di glicogeno (polimero di glucosio) Poli-idrossi-alcanoati (PHA) Bolle di gas 10

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