Il Codice Genetico
The genetic code consists of 64 triplet codons (A, G, C, U) 4 3 = 64 all codons are used in protein synthesis 20 amino acids 3 termination (stop) codons: UAA, UAG, UGA AUG (methionine) is the start codon (also used internally) multiple codons for a single amino acid = degeneracy 5 amino acids are specified by the first two nucleotides only
Ogni sequenza si presta ad essere tradotta in tre griglie di lettura differenti, a seconda del punto in cui inizio il processo di decodificazione sulla molecola. In tutti i casi sarà soltanto una delle 3 griglie a dar vita ad una proteina funzionale. I codoni dell mrna non riconoscono direttamente gli amminoacidi, esistono delle molecole adattatrici.
trna Assumono una conformazione secondo il modello a trifoglio Le differenze nelle sequenze nucleotidiche determinano la capacità di legare un amminoacido specifico L ansa II contiene la sequenza di 3 nucleotidi detta ANTICODONE che si appaia, 17:1 durante la traduzione al codone G * dell mrna Questo appaiamento è fondamentale per l inserimento dell amminoacido corretto,come specificato dalla m-rna, nella catena polipeptidica in crescita. Methionine A C C 73 1 72 2 71 3 70 4 69 5 68 6 67 16Pu U * 7 66 Py59 65646362 C A * 17 A 9 Pu 1312 Py 10 49505152 G T C ψ Py 22 23Pu G 25 47:16 20 A 26 47:15 20:120:2 127 4344 28 42 45 29 41 46 30 40 47 47:1 31 39 Py * 38 U Pu * 34 U 35 A 36 C Anticodon
20 aminoacidi 48 diversi anticodoni (nei batteri 31 diverse molecole di trna) 61 codoni
Wobble (Vacillamento) Appaiamento sbagliato nella terza posizione del codone
Codon-anticodon interactions codon-anticodon base-pairing is antiparallel the third position in the codon is frequently degenerate one trna can interact with more than one codon wobble rules C with G or I (inosine) A with U or I G with C or U U with A, G, or I I with C, U, or A 3 5 trna met U A C A U G mrna 5 3 one trna leu can read two of the leucine codons 3 5 trna leu G A U wobble base C U A mrna G 5 3
Attivazione dell aminoacido Legame dell aminoacido al trna (estremità COOH dell aminoacido e il 3 OH del trna) L enzima che catalizza questa reazione è l aminoacil-trnasintetasi 1) Reazione altamente specifica 2) Fornisce l energia che verrà utilizzata per la formazione del legame peptidico durante la sintesi proteica
Reazione in 2 passaggi con utilizzo di ATP 1. ATP + Aminoacido = Aminoacido adenilato + 2P 2. Aminoacido adenilato + trna = AminoaciltRNA + AMP
Fase d inizio Il trna iniziatore portante la metionina si lega alla subunità minore del ribosoma assieme a dei fattori d inizio. Si lega l mrna, la subunità minore del ribosoma scorre sull mrna fino a quando non incontra il codone d inizio AUG. Si instaura il legame tra l AUG e l anticodone del trna iniziatore. Si associa la subunità maggiore. Il trna iniziatore occupa il sito P, al sito A è presente il secondo codone dell mrna
Al sito A si lega il trna acilato (portante il secondo aminoacido della catena polipeptidica). Si forma il legame peptidico tra l estremità COOH terminale della Metionina e l estremità NH2 terminale del secondo aminoacido ad opera dell attività enzimatica della subunità maggiore del ribosoma. L energia necessaria è data dall attivazione aminoacidica.
Formazione del legame peptidico Sito P Sito A
Polimerizzazione di testa Il legame ad alta energia è fornito dal monomero già inserito (proteine) Polimerizzazione di coda Il legame ad alta energia è fornito dal monomero entrante (DNA RNA)
Il trna scarico che occupava il sito P occuperà il sito E TRASLOCAZIONE il trna portante il dipeptide che occupava il sito A occuperà il sito P al sito A sarà presente il terzo codone dell mrna pronto ad ospitare un nuovo trna acilato
Allungamento
Terminazione Quando al sito A sarà presente uno dei 3 segnali di arresto, si legheranno dei fattori di terminazione e la sintesi sarà bloccata
Traduzione - Inizio fmet Large subunit E P A 5 UAC GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA Small mrna subunit 3
Traduzione - Allungamento Met Polypeptide Phe Leu Ser Gly Arg Aminoacyl trna Ribosome E P A UCU 5 CCA GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA mrna 3
Traduzione - Allungamento Met Polypeptide Phe Leu Ser Gly Arg Aminoacyl trna Ribosome E P A 5 CCA UCU GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA mrna 3
Traduzione - Allungamento Met Polypeptide Phe Leu Ser Gly Arg Ribosome E P A 5 CCA UCU GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA mrna 3
Traduzione - Allungamento Met Polypeptide Phe Leu Ser Gly Arg Ala Aminoacyl trna 5 Ribosome P A E CGA CCA UCU GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA mrna 3
Traduzione - Allungamento Met Polypeptide Phe Leu Ser Gly Arg Ala Ribosome CCA E P A 5 UCU CGA GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA mrna 3
Ciascuna proteina si ripiega normalmente in un unica conformazione stabile che in genere è quella in cui è minima l energia libera. Tuttavia la conformazione può cambiare leggermente quando la proteina interagisce con altre molecole della cellula. Questo cambiamento di forma è spesso cruciale per l attività della proteina
Modificazioni post-traduzionali Glicosilazione Acetilazione Fosforilazione
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Regolazione dell attività di una proteina Livello trascrizionale Modificazioni chimiche di una proteina
Regolazione positiva Regolazione negativa
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Il Genoma cellulare specifica inoltre: La struttura primaria delle proteine Presenza o assenza della proteina in un determinato tipo cellulare o in un determinato momento della vita cellulare La struttura primaria di RNA non tradotti Destinazione delle proteine all interno della cellula
La variazione di un singolo aminoacido può provocare gravi effetti sul fenotipo dell organismo