CONTROLLO E REGOLAZIONE DELLA TRADUZIONE. PROCARIOTI: trascrizione e traduzione avvengono nello stesso compartimento

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1 CONTROLLO E REGOLAZIONE DELLA TRADUZIONE PROCARIOTI: trascrizione e traduzione avvengono nello stesso compartimento EUCARIOTI:trascrizione e traduzione in compartimenti diversi

2 RISPOSTA STRINGENTE LA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI VIENE REPRESSA IN CONDIZIONI DI CARENZA DI AMINOACIDI IN QUESTE CONDIZIONI A PARTIRE DA GDP (pp5 -G-3 -OH) VENGONO SINTETIZZATI SUL RIBOSOMA I COMPOSTI: ppp5 -G-3 -pp pp5 -G-3 -pp (dal primo) RelA è l enzima responsabile di questa attività. La proteina L11 attiva RelA

3 pp5 -G-3 -pp BLOCCA LA SINTESI DEGLI rrna E trna AGENDO SULLA RNA POLIMERASI

4 LA REGOLAZIONE AUTOGENA DELLA PROPRIA SINTESI E USATA DALLE PROTEINE CHE FORMANO COMPLESSI MACROMOLECOLARI TUBULINA PROTEINE RIBOSOMALI

5 INTERAZIONE TRASCRIZIONE-TRADUZIONE Il fenomeno della attenuazione e l espressione dell operone Trp di E.coli La regione di controllo contiene una sequenza che viene tradotta (peptide leader) al 5. La sequenza leader può formare strutture secondarie alternative

6 L attenuazione dipende dalla disponibilità dei trna L ATTENUAZIONE CONTROLLA L ESPRESSIONE DEI GENI PER LA BIOSINTESI DI AMINOACIDI IN MOLTI MICRORGANISMI

7 LA TRADUZIONE PUO ESSERE REGOLATA DA FATTORI SPECIFICI CHE COMPETONO CON IL RIBOSOMA PER IL LEGAME ALLA RBS

8 LA TRADUZIONE PUO ESSERE SELETTIVAMENTE BLOCCATA USANDO RNA ANTISENSO (anche fisiologicamente: microrna)

9 EUCARIOTI Controllo globale --> controlla l espressione di più trascritti contemporaneamente Usato in risposta a stress esterni (infezione virus, UV, ipossia e mancanza di nutrienti) MECCANISMO: modificazione di un fattore di traduzione (es. fosforilazione di eif2α oppure regolazione di eif-4e tramite l inibitore4e-bp) Controllo specifico--> controlla l espressione di un singolo trascritto Usato in risposta a variazioni nel metabolismo. MECCANISMO: legame di un inibitore nella regione non tradotta (UTR) al 5 ed al 3

10 Esempio 1: regolazione della traduzione del gene della ferritina (trasportatore ferro) IRE= Iron Responsive Element IREBP si lega al 5 UTR ed impedisce formazione complesso pre-inizio Iper-ferritinemia /cataratta ereditaria Altri esempi difetti in 5 UTR: C-myc/mielomi BRCA-1/tumore seno

11 Modello normale: Interazione tra 5 e 3 C-fos Ceruloplasmina

12 IL RUOLO DEI MICRORNA ( ) NEGLI EUCARIOTI STA ASSUMENDO SEMPRE MAGGIORE RILEVANZA SOPRATTUTTO NEL CONTROLLO DEL DIFFERENZIAMENTO E DELLO SVILUPPO I MICRORNA SI LEGANO ALLA REGIONE 5 UTR DEI TRASCRITTI E NE CONTROLLANO LA TRADUZIONE SEQUESTRANDO mrna IN COMPARTIMENTI SPECIFICI CHIAMATI P-BODIES

13 ALCUNI COMPOSTI CHIMICI INIBISCONO SELETTIVAMENTE LA SINTESI PROTEICA NEI PROCARIOTI E NEGLI EUCARIOTI I COMPOSTI SONO SPECIFICI PER OGNI TAPPA DELLA TRADUZIONE Molti microrganismi sono in grado di sviluppare resistenze specifiche a queste sostanze --> Vantaggio selettivo

14 I COMPOSTI INTERAGISCONO CON SITI IMPORTANTI SULLE SUBUNITA RIBOSOMALI 30 S 50 S

15 INIBITORI DELLA TAPPA DI INIZIO Amminoglicosidi LEGA LA SUBUNITA 30S (rprot S12) Interferisce con l appaiamento tra trnainizio e codone (alta concentrazione) Produce anche letture errate nella tappa di allungamento e quindi proteine aberranti (bassa concentrazione)

16 TAPPA DI ALLUNGAMENTO: Legame dell aminoacil-trna Inibisce il legame del aa-trna nel sito A NON E ATTIVA IN EUCARIOTI PERCHE NON PASSA LA MEMBRANA Anche ceppi batterici resistenti Analogo del Tyr-tRNA Si lega nel sito A indip. da EF-Tu e causa terminazione precoce ATTIVA ANCHE NEGLI EUCARIOTI Accettore catena peptidica

17 TAPPA DI ALLUNGAMENTO: EF-TU KIRROMICINA: IMPEDISCE IL CAMBIO DI CONFORMAZIONE DI EF-TU (BLOCCA EF-TU SU RIBOSOMA)

18 TAPPA DI ALLUNGAMENTO: Formazione del legame peptidico Legame amidico Si lega alla subunità 50S. Inibisce la formazione del legame peptidico. EUCARIOTI: Blocca la sintesi nei ribosomi dei mitocondri (cloroplasti), ma non quelli citoplasmatici Effetti collaterali nella terapia clinica Altri composti con effetto simile. Procarioti: sparsomicina Eucarioti: cicloesimmide

19 TAPPA DI ALLUNGAMENTO: Traslocazione macrolidi chetolidi Eritromicina (Saccharopolyspora erythraea) : Si lega all rrna 23S e blocca l allungamento interferendo con la traslocazione del ribosoma Resistenza alla eritromicina viene conferita da una metilasi che modifica una base del 23S essenziale per il legame

20 TOSSINA DIFTERICA Difterite: prodotta da infezioni di Corynebacterium diphteriae (Gram-positivo) portatore di corinefago β La tossina è codificata dal batteriofago. La tossina è una ADP-ribosilasi NAD+-dipendente Uno dei bersagli è il fattore di traduzione eucariotico eef-2 (~EF-G) La ADP-ribosilazione avviene a livello della diftammide (una istidina modificata dopo la traduzione)

21 RICINA E PROTEINE SIMILI Prodotta da Ricinus communis Eterodimero alfa-beta di subunità di circa 30 Kda Le due subunità sono legate da un ponte disolfuro Catena A: enzima con attività N-glicosidasica. Taglia una A in posizione 4324 dell rrna 28S la cui rimozione inattiva completamente la subunità 60S del ribosoma eucariotico Vicina ai siti di legame per eef-1 ed eef-2. 1 molecola di catena A inattiva ribosomi. Catena B: lectina. Proteina che media l ingresso nellacellula della catena A attraverso endocitosi. Nel citosol viene ridotto il ponte disolfuro e liberata la catena A attiva.