CONTROLLO E REGOLAZIONE DELLA TRADUZIONE PROCARIOTI: trascrizione e traduzione avvengono nello stesso compartimento EUCARIOTI:trascrizione e traduzione in compartimenti diversi
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
pp5 -G-3 -pp BLOCCA LA SINTESI DEGLI rrna E trna AGENDO SULLA RNA POLIMERASI
LA REGOLAZIONE AUTOGENA DELLA PROPRIA SINTESI E USATA DALLE PROTEINE CHE FORMANO COMPLESSI MACROMOLECOLARI TUBULINA PROTEINE RIBOSOMALI
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
L attenuazione dipende dalla disponibilità dei trna L ATTENUAZIONE CONTROLLA L ESPRESSIONE DEI GENI PER LA BIOSINTESI DI AMINOACIDI IN MOLTI MICRORGANISMI
LA TRADUZIONE PUO ESSERE REGOLATA DA FATTORI SPECIFICI CHE COMPETONO CON IL RIBOSOMA PER IL LEGAME ALLA RBS
LA TRADUZIONE PUO ESSERE SELETTIVAMENTE BLOCCATA USANDO RNA ANTISENSO (anche fisiologicamente: microrna)
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
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
Modello normale: Interazione tra 5 e 3 C-fos Ceruloplasmina
IL RUOLO DEI MICRORNA (400-800) 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
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
I COMPOSTI INTERAGISCONO CON SITI IMPORTANTI SULLE SUBUNITA RIBOSOMALI 30 S 50 S
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)
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
TAPPA DI ALLUNGAMENTO: EF-TU KIRROMICINA: IMPEDISCE IL CAMBIO DI CONFORMAZIONE DI EF-TU (BLOCCA EF-TU SU RIBOSOMA)
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
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
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)
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 50.000 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.