Il codice genetico e il processo di traduzione proteica

Il Codice Genetico

Ogni tripletta nucleotidica presente sull'RNA messaggero (3 nucleotidi adiacenti) corrisponde ad un singolo amminoacido (AA) e, tranne la Metionina ed il Triptofano, ogni AA corrisponde a più di una tripletta nucleotidica; il codice genetico dunque è organizzato in triplette. Il codice genetico è costituito da 64 triplette nucleotidiche di cui 61 codificanti un AA e tre (UAA, UAG, UGA) non codificanti, con funzione di segnale di "stop"; quindi: il codice genetico è universale ed è identico in tutti gli esseri viventi, è il genoma diverso da specie a specie !!!! Il codice genetico si dice dunque ridondante e le triplette che codificano per lo stesso AA sono dette sinonime e differiscono solo per il 3° nucleotide.U C A G UUU UUC U UUA UUG Leucina UCU UCC UCA UCG Serina UAA UAG STOP STOP UGA STOP UGG Triptofano C CUU CUC CUA CUG Leucina CCU CCC CCA CCG Prolina CAU CAC Istidina CAA CAG Glutammina CGU CGC CGA CGG Arginina AUU AUC AUA Isoleucina ACU ACC ACA ACG Treonina AAA AAG Lisina AGU AGC Serina AGA AGG Arginina AUG Metionina; INIZIO GUU GUC GUA GUG Valina GCU GCC GCA GCG Alanina GAU GAC Acido aspartico GAA Acido GAG glutammico GGU GGC GGA GGG Glicina U C A G U C A G U C A G U C A G G Fenilalanina UGU UGC Cisteina UAU UAC Tirosina AAU AAC Asparagina

Proprietà del Codice Genetico

1. è organizzato in triplette,
2. è universale,
3. è letto in modo continuo,
4. non vi sono nè interruzioni nè sovrapposizioni,
5. è ridondante,
6. ha un segnale d'inizio (AUG) e tre segnali di fine (UAA, UAG, UGA).

Traduzione

La traduzione, o sintesi proteica, è quel processo grazie al quale l'RNA messaggero viene tradotto in una proteina funzionale; per effettuare la traduzione occorrono: mRNA, tRNA, ribosomi, sequanze di "Shine-Dalgarno" (allineano perfettamente l'mRNA ai ribosomi), fattori di inizio ed enzimi di traduzione. Perché il processo abbia inizio si deve formare il complesso d'inizio, il quale è costituito da mRNA e il tRNA portante l'amminoacido Metionina, con un perfetto allineamento codone-anticodone, il tutto associato al ribosoma in maniera tale che il tRNA entri nel sito P del 3' 5' A U G C C U A Anticodone 2. Formazione del complesso d'inizio. Il tRNA caricato con la metionina si lega sul codone d'inizio AUG, completando così il complesso d'inizio. Met 3' 5' TEGUUAAUGCCG UAC E P Subunità minore JAA Met 5' UA AU GCCGUA Subunità maggiore Codone d'inizio 3. Completamento del ribosoma. La subunità maggiore del ribosoma si unisce al complesso d'inizio, mentre il tRNA caricato con la metionina occupa il sito P. 1. Riconoscimento del mRNA. La subunità minore del ribosoma si lega alla sua sequenza di riconoscimento sull'mRNA. INIZIO 3' mRNA AA questo punto la traduzione può iniziare: il sito A del ribosoma viene occupato da un secondo tRNA e i due AA si legano; ora il ribosoma inizia a scorrere sull'mRNA così che il tRNA scarico (quello che portava la Metionina) viene allontanato dal complesso di traduzione (entra nel sito E e poi si stacca dal complesso) ed il sito A viene occupato da un nuovo tRNA. 3 5' GIGIC E A Pro 6. Allungamento. Il tRNA scarico si sposta nel sito E per poi essere rilasciato, quando il ribosoma scorre in avanti di un codone. JAJAJUGCCGMAUIGER 50 UAC Anticodone E A GIGIC Estremo N-terminale Met tRNA in ingresso Pro 5' CC GUDAAUGCCIGUALUIGICIU CU GIGIC E A AULA Pro Met Tyr 5 JACGGC 5' AUA GIGIC E A Pro Tyr Met 5. Formazione del legame peptidico. La prolina è unita alla metionina grazie all'attività della subunità maggiore. Pro Viet ALLUNGAMENTO 3 UAIC 3 4. Riconoscimento del codone. L'anticodone di un tRNA in ingresso si lega al rispettivo codone nel sito A. 7. La sintesi procede. Il processo si ripete.

Terminazione della Traduzione

EIl ciclo procede in questo modo fino all'identificazione di una delle tre triplette di stop (dette anche "triplette non senso"): a questo punto una proteina particolare, il fattore di rilascio, si lega al sito A del ribosoma e la proteina tradotta si stacca dal complesso di traduzione, il quale viene disassemblato. TERMINAZIONE Codone di stop mRNA 3' 5' UAAUGCCGUAUGCUCUUUAA GAA E A Leu 3' Tyr Pro Met Fattore di rilascio 5' Estremità N-terminale 5' 9. Il distacco del polipeptide. Il fattore di rilascio distacca il polipeptide dal tRNA nel sito P. E 9 GALA Leu Ala Tyr Pro bro/Met 10. Terminazione del processo. Le componenti restanti (I'mRNA e le subunità del ribosoma) si separano. A P E A 3' 8. Il legame con un fattore di rilascio. Un fattore di rilascio si lega al complesso quando un codone di stop entra nel sito A. AlaCosì come per la trascrizione, anche in questo caso una proteina appena tradotta non è ancora matura e funzionale; per questo motivo appena il complesso di traduzione viene disassemblato hanno luogo tutta una serie di MODIFICAZIONI POST TRADUZIONALI. Teniamo poi presente che la tripletta d'inizio traduzione è AUG, la quale è anche l'unica codificante per la Metionina; tuttavia solo un 5 % circa delle proteine funzionali inizia la sua sequenza amminoacidica con questo AA, una modificazione post-traduzionale importantissima che avviene in quasi tutte le proteine è dunque la rimozione del primo AA (la Metionima appunto) dalla sequenza peptidica.

Schema Riassuntivo delle Fasi della Traduzione

1. formazione del complesso d'inizio (mRNA, Met-tRNA, ribosoma),
2. 2º tRNA entra nel sito A e formazione del primo legame peptidico,
3. scorrimento del ribosoma sul mRNA e formazione della proteina, identificazione di una tripletta di stop ed il fattore di rilascio si lega al sito A,
4. rilascio della proteina tradotta e disassemblamento del complesso di traduzione,
5. modificazioni post-tradizionali, grazie alle quali la proteina si attiva,
6. la proteina attiva raggiunge la sua destinazione finale ed espleta la sua funzione biologica.