TRADUZIONE. 2. Transfer (legato agli aminoacidi) 3. Ribosomale (associato a proteine nei ribosomi)

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1 enhancer promotore regione trascritta TATA trascrizione 5 3 splicing mrna 5 3 traduzione Proteina NH2 COOH Funzione biologica TRADUZIONE I tre ruoli svolti dall RNA: 1. Messaggero 2. Transfer (legato agli aminoacidi) 3. Ribosomale (associato a proteine nei ribosomi) 1

2 Il codice genetico TTT phe F TCT ser S TAT tyr Y TGT cys C TTC phe F TCC ser S TAC tyr Y TGC cys C TTA leu L TCA ser S TAA OCH * TGA OPA * TTG leu L TCG ser S TAG AMB * TGG trp W CTT leu L CCT pro P CAT his H CGT arg R CTC leu L CCC pro P CAC his H CGC arg R CTA leu L CCA pro P CAA gln Q CGA arg R CTG leu L CCG pro P CAG gln Q CGG arg R ATT ile I ACT thr T AAT asn N AGT ser S ATC ile I ACC thr T AAC asn N AGC ser S ATA ile I ACA thr T AAA lys K AGA arg R ATG met M ACG thr T AAG lys K AGG arg R GTT val V GCT ala A GAT asp D GGT gly G GTC val V GCC ala A GAC asp D GGC gly G GTA val V GCA ala A GAA glu E GGA gly G GTG val V GCG ala A GAG glu E GGG gly G Il codice genetico 1. A triplette (le parole sono formate da tre lettere) 2. Universale (ogni tripletta codifica per lo stesso aminoacido in tutti gli organismi) 3. Univoco (ad ogni tripletta corrisponde un UNICO aminoacido) 4. Degenerato o ridondante (quasi tutti gli aminoacidi sono codificati da più di una tripletta) 2

3 Utilizzo inusuale di alcuni codoni Il codice genetico Cornici di lettura B. Alberts, D. Bray, K. Hopkin, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter, BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

4 Cornici di lettura! 1/1 31/11! TTC TAT GGA AGG GGA GTG GTG TGC ATT TGT TCA TGG CTT GCA TCT GAA AGG GGT CAC AAA..! F Y G R G V V C I C S W L A S E R G H K! S M E G E W C A F V H G L H L K G V T N! L W K G S G V H L F M A C I * K G S Q I!!!! 121/41 151/51!..GAC ATC ATT CGG GAG CTG CAA TAT CTG GAG GCG GTG TAG GAG ACG GCC AGT ATC GGG CGA! D I I R E L Q Y L E A V * E T A S I G R! T S F G S C N I W R R C R R R P V S G E! H H S G A A I S G G G V G D G Q Y R A K! Cornice di lettura aperta (ORF): una porzione di DNA che, quando tradotta in aminoacidi, non contiene codoni di STOP Struttura dell RNA messaggero (mrna) eucariotico CAP (Coda omopolimerica di Adenosine) Poly-A 5 AAAAAAAAA 3 4

5 Struttura dell RNA messaggero (mrna) eucariotico CAP Cornice di lettura aperta Poly-A Coda omopolimerica 5 AAAAAAAAA 3 Regione non tradotta 5 UTR Regione non tradotta 3 UTR Cornice di lettura aperta (ORF): una porzione di DNA che, quando tradotta in aminoacidi, non contiene codoni di STOP. Inizia con una tripletta ATG (metionina), continua per una certa lunghezza, termina con una tripletta di STOP.! exon exon exon 5

6 Il codice genetico 1. A triplette (le parole sono formate da tre lettere) 2. Universale (ogni tripletta codifica per lo stesso aminoacido in tutti gli organismi) 3. Univoco (ad ogni tripletta corrisponde un UNICO aminoacido) 4. Degenerato o ridondante (quasi tutti gli aminoacidi sono codificati da più di una tripletta) 20 aminoacidi possibili triplette o codoni 6

7 Struttura dei trna: un braccio accettore (CCA) per l attacco dell aminoacido, uno stem-loop a trifoglio con una tripletta (anticodone) all estremità. aminoacido INOSINA Struttura tridimensionale è molto importante per la funzione Le basi molecolari della degenerazione del codice genetico Inosina può formare appaiamenti con A, C e U Uridina può appaiare con la G 7

8 Ogni trna è riconosciuto da UNA soltanto di 20 diverse aminoacil-trna-sintetasi, che catalizzano l attacco di ciascun aminoacido sui rispettivi trna Circa 1 errore su 40,000 nel caricamento dell aminoacido sul rispettivo trna 8

9 La lettura ed interpretazione del codice si basa su due elementi di specificità: 1. La correlazione tra triplette e trna (appaiamento codone-anticodone) 2. La correlazione tra trna ed aminoacidi (20 diverse Aminoacil-tRNA sintetasi) La sintesi delle catene polipeptidiche avviene sui ribosomi. Questi sono formati da due subunità, ciascuna costituita da rrna e numerose proteine Ribosomi: liberi nel citoplasma oppure presenti sulla superficie del Reticolo endoplasmatico rugoso 9

10 Il meccanismo della sintesi delle catene polipeptidiche a partire da mrna come avviene nei ribosomi 10

11 Segnali di inizio della sintesi proteica: Tutte le proteine cominciano con una Metionina (AUG) Esisitono 2 diversi trna per la Metionina Nei procarioti, la subunità minore del ribosoma riconosce una sequenza che si trova a monte dell AUG Shine-Dalgarno 11

12 RNA poli-cistronico procariotico S-D 5 AUG AUG AUG UGA UGA UGA 3 UAA UAA UAA UAG UAG UAG mrna mono-cistronico eucariotico CAP Cornice di lettura aperta Poly-A Coda omopolimerica 5 AAAAAAAAA 3 Regione non tradotta 5 UTR Regione non tradotta 3 UTR 12

13 Negli eucarioti, la subunità minore del ribosoma riconosce un complesso di inizio che lega il CAP, e poi scorre fino a quando riconosce la tripletta AUG Il ribosoma si assembla con il Metionil-tRNA iniziatore sulla tripletta AUG nel sito P L aminoacil-trna corrispondente al secondo codone entra nel sito A del ribosoma, con l aiuto di un fattore di allungamento (elongation factor) e GTP 13

14 Il posizionamento dell aminoacil-trna nel sito A richiede energia fornita dall idrolisi del GTP associato al fattore di allungamento EF1 alfa. Il ribosoma subisce un cambiamento conformazionale e catalizza la formazione del legame peptidico Il peptide cresce in direzione NH2 -> COOH L intera catena peptidica viene trasferita sul gruppo NH2 dell aminoacido nel sito A 14

15 L idrolisi del GTP associato al fattore si allungamento EF2 fornisce l energia per lo spostamento del ribosoma lungo il mrna. La catena polipeptidica nascente si viene così a trovare in posizione P, mentre il trna scarico si trova nel sito E e viene rilasciato Sintesi polipeptidi sul ribosoma 15

16 Il cambiamento conformazionale del ribosoma è associato al progredire della sintesi della proteina nascente. Il ciclo continua fino a che non si trova un codone di STOP. Nessun trna può legare il sito A e fattori di rilascio (release factors) mediano il distacco del peptide e del ribosoma. Anche in questo caso l energia necessaria è fornita dall idrolisi del GTP associato al fattore di rilascio RF3 16

17 Le proteine sono prodotte su poliribosomi La sintesi delle proteine richiede da circa 20 secondi a parecchi minuti. Durante questo tempo avvengono inizi multipli di traduzione 5 3 -> un mrna viene tradotto da numerosi ribosomi 17

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