SINTESI DELLE PROTEINE

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1 SINTESI DELLE PROTEINE IN UN GIORNO DI UN INDIVIDUO ADULTO NORMALE: -100 grammi vengono introdotti con la dieta -400 grammi vengono degradati -400 grammi vengono sintetizzati -100 grammi vengono consumati dal metabolismo o escreti COMPOSIZIONE DI UNA CELLULA BATTERICA

2 LA SINTESI PROTEICA RAPPRESENTA LA TAPPA IN CUI I GENI (INFORMAZIONE) VENGONO TRADOTTI IN PROTEINE (FUNZIONE) INFORMAZIONE FUNZIONE mrna Proteina TRADUZIONE DAL PUNTO DI VISTA CHIMICO GLI ACIDI NUCLEICI E LE PROTEINE SONO COMPLETAMENTE DIVERSI! LA TRADUZIONE È UN PROCESSO: - accurato (1 errore ogni ) - veloce (15 aminoacidi/sec). -energeticamente costoso (160 kj/mole legame peptidico)

3 ACCURATEZZA DELLA SINTESI PROTEICA P=(1-e) n ,366 0, ,905 0,741 0, ,990 0,970 0, ,999 0,997 0,990

4 NELLA TRADUZIONE IL MESSAGGIO CONTENUTO NELL RNA VIENE LETTO IN DIREZIONE 5 3 E VIENE SINTETIZZATA LA PROTEINA IN DIREZIONE N-TERMINALE -> C-TERMINALE Colinearità gene (mrna) e proteina (codice genetico) Esperimento: Usando come mrna 5 -A-A-A A-A-A A- A-A A-A C-3 Si ottiene un peptide: H 3 N + -Lys-Lys-Lys- Asn-COO -

5 La sintesi proteica procede in direzione N-terminale -> C-terminale Reticolociti trattati con Leucina Triziata (radioattiva 3H) Esperimento: L aminoacido entrante viene aggiunto alla estremità C-terminale (dove si incorpora la radioattività)

6 LA SINTESI PROTEICA AVVIENE IN CINQUE STADI STADIO PROCESSO COMPONENTI ESSENZIALI 1 ATTIVAZIONE DEGLI AMINOACIDI 20 aminoacidi 20 enzimi (aa-trna sintetasi) 32 (o più) trna ATP, Mg INIZIO mrna N-formil metionil trna Codone inizio (AUG) Subunità 30S Subunità 50S Fattori inizio (IF-1,IF-2, IF-3) GTP, Mg ALLUNGAMENTO Ribosoma completo 70S Aminoacil-tRNA Codoni Fattori di allungamento (EF-Tu, EF-Ts, EF-G) GTP, Mg TERMINAZIONE Codoni terminazione su mrna Fattori di rilascio ( RF-1, RF-2, RF-3, RRF) EF-G, IF-3 5- FOLDING MODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI ENZIMI E COFATTORI SPECIFICI

7 I COMPONENTI DELL APPARATO TRADUZIONALE SONO GLI STESSI IN PROCARIOTI ED EUCARIOTI RNA messaggero (mrna): IL MESSAGGIO RNA transfer (trna): L ADATTATORE RIBOSOMA: L ENZIMA CHE FORMA IL LEGAME PEPTIDICO. Complesso ribonucleoproteico. Ogni mrna è tradotto contemporaneamente da più ribosomi polisomi FATTORI DI TRADUZIONE: Fattori proteici accessori necessari al processo. Specifici per ogni tappa di reazione.

8 NEI PROCARIOTI TRASCRIZIONE E TRADUZIONE AVVENGONO NELLO STESSO COMPARTIMENTO

9 CARATTERISTICHE DEGLI mrna

10 STRUTTURA DEI MESSAGGERI PROCARIOTICI I MESSAGGERI PROCARIOTICI POSSONO ESSERE: MONOCISTRONICI codificano per 1 Proteina POLICISTRONICI codificano per più proteine (Operone) OGNI RNA COMPRENDE UNA REGIONE CODIFICANTE (ORF, Open Reading Frame), PRECEDUTA E SEGUITA DA REGIONI NECESSARIE PER LA TRADUZIONE. LE SINGOLE ORF VENGONO TRADOTTE IN MODO SEQUENZIALE

11 LA REGIONE CODIFICANTE E ORGANIZZATA SEGUENDO IL CODICE GENETICO:

12 ALCUNE CARATTERISTICHE IMPORTANTI DEL CODICE GENETICO: E universale (tranne poche eccezioni) E degenerato. La frequenza degli aminoacidi nelle proteine non correla esattamente con il numero di codoni

13 SEGNALI RELATIVI ALLA TRADUZIONE INIZIO DI TRADUZIONE: -sequenza Shine Dalgarno (Ribosome Binding Site, RBS): sequenza complementare a RNA ribosomale 16S -codone di inizio AUG TERMINAZIONE DI TRADUZIONE: -codoni di terminazione UAA, UAG, UGA

14 NEGLI EUCARIOTI: LA TRASCRIZIONE AVVIENE NEL NUCLEO LA TRADUZIONE NEL CITOPLASMA (o in compartimenti particolari dove gli mrna vengono specificamente trasportati) I MESSAGGERI EUCARIOTICI SONO MODIFICATI SIA AL 5 CHE AL 3 STRUTTURA DEL CAPPUCCIO Enzima: Guaniltransferasi

15 L ESTREMITA 3 VIENE MODIFICATA NEL NUCLEO PER AGGIUNTA DI 200 RESIDUI DI A DURANTE LA MATURAZIONE DEI MESSAGGERI ALLA CODA DI POLI-A E ASSOCIATA LA PABP (PoliA Binding Protein). LA CODA DI POLI-A E NECESSARIA PER LA TRADUZIONE DEI MESSAGGERI EUCARIOTICI. ALCUNE APPLICAZIONI PRATICHE DELLA TECNOLOGIA DEL DNA RICOMBINANTE SI BASANO SULLA PRESENZA DI QUESTA MODIFICAZIONE POST-TRASCRIZIONALE: isolamento di RNA messaggeri sintesi di cdna

16 LA STABILITA DEI MESSAGGERI EUCARIOTICI E MAGGIORE DI QUELLI PROCARIOTICI ED E STRETTAMENTE REGOLATA

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