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LEZIONE 9 CITOLOGIA TRADUZIONE PROTEINE esperimento di Nirenberg e Matthaei: corrispondenza fra 4 nucleotidi e 20 amminoacidi. Molti processi della cellula possono avvenire anche se non abbiamo la cellula intera ed intatta, perché nel lisato cellulare sono presenti tutte le componenti cellulari necessari alla traduzione. per vedere se era possibile sintetizzare proteine da un rna sintetico venne sintetizzato un filamento di poliU: venne ottenuto un polipeptide di fenilalanina esiste una relazione tra la sequenza di rna e le proteine sintetizzate. avendo solo olego di un unico nucleotide si ottengono peptidi formati da un unico amminoacido. ad ogni sequenza nucleotidica quindi si associa una sequenza amminoacidica. ma quanti nucleotidi sintetizzato un amminoacido? riducendo sempre più la sequenza nucleotidica si arrivò a stabilire che devono essere 3. Il codice genetico ha 64 possibilità, con 20 aminoacidi. La lettura ininterrotta di una sequenza viene detta OPEN FRAME, con AUG codone di inizio, che codifica l’amminoacido metionina, che è l’unico amminoacido con questo codone.. ci sono tre codoni di stop, che segnalano la terminazione della catena, come UAG UAA e UGA. Il codice genetico è lo stesso nella maggior parte degli organismi, tranne per mitocondri e cloroplasti, che hanno un codice genetico differente. Come fa una cellula a comprendere da dove partire a tradurre un RNA messaggero? se si ha una stessa sequenza nucleotidica è possibile leggerle in tre finestre diverse: la proteina è diversa a seconda della frame scelta. Questo è un problema quando ci sono aggiunte e rimozione di basi; una sola rimozione di un nucleotide fa slittare di una base tutta la cornice, con la codificazione di un’altra proteina; se viene deletto un codone intero MANCA una proteina, ma poi la traduzione riprende correttamente, con risultati meno gravi. Basta una singola mutazione puntiforme per ottenere risultati nefasti: es. anemia falciforme, causata da mutazione puntiforme dell’emoglobina. La forma dell’emoglobina è aberrante e distorta, che trasportano meno ossigeno e rischiano di formare trombosi nei canali sanguigni. Si formano dei coaguli. la causa è la sostituzione di una glicina con una valina. L’emoglobina non è più quindi solubile ma deposita. La molecola che porta gli amminoacidi e traduce è l’RNA transfer; una molecola abbastanza piccola che assume una struttura secondaria particolare, con 4 regioni in grado di formare ponti idrogeno. Si formano tre anse, di cui una prende il nome di anticodone, esposta all’mRNA ed è in grado di leggere i codoni dell’mRNA, all’altra estremità, 3’, viene legato l’amminoacido. 64 codoni con 61 anticodoni; esistono 61 tRNA, ognuno con sequenza diversa nell’ansa. ● il tRNA associa e porta un amminoacido specifico ● lega all’mRNA ● interagisce con i ribosomi per specificare una attinenza tra codone e anticodone bastano 2 basi, per questo si parla di wobble, la specificità della terza base non è sempre osservata: abbiamo quindi meno di 61 tRNA diversi, mantenendo comunque la specificità del codice genetico. Aminoacil-tRNA sintetasi, enzimi che si legano covalentemente tra tRNA e amminoacido, ne esiste uno per ogni tRNA. alloggia in siti specifici amminoacido e tRNA, catalizzando il legame fra i due.

STRUTTURA RIBOSOMIALE: particelle ribonucleiche, formate da subunità maggiore e minore; ben visibili al microscopio elettronico, le vediamo come particelle tutte uguali. Sintetizzate all’interno del nucleolo a partire da Proteine e rna ribosomiale. Troviamo tre luoghi: A P E. subunità maggiore, con questi tre siti; A lega tRNA in entrata, P, lega tRNA con il peptide, A lega il tRNA oramai inutile che viene fatto uscire. LA sintesi: la catena nascente del peptide è sempre legata a tRNA, che porta il peptide che sta nascendo; per aggiungere l’amminoacido successivo ci vuole un altro tRNA vicino e successivamente tutto il polipeptide viene trasferito sull’ultimo amminoacido. Quasi tutti i codoni vengono tradotti da codone di inizio AUG. Per poter iniziare la traduzione vi è la necessità di una subunità minore con codone codificante AUG, di uno stampo tRNA che ha subito splicing, capping e poliadenilazione. La subunità minore si lega al cap e riconosce l'estremità, iniziando a scorrere con scansione lineare, scansionando fino a quando non trova codone AUG; ora vi è una pausa, che permette alla subunità maggiore di trovare la minore, appaiarsi e creare il ribosoma completa. Una volta appaiati la traduzione può avere inizio. la seconda fase, di allungamento, ha il tRNA nella sede P. Arriva un tRNA con amminoacido, la subunità maggiore si sposta trascinando il polipeptide sull’ultimo arrivato, mentre la peptidil transferasi catalizza il legame. Il tRNA scarico viene fatto uscire dal sito E. si forma un complesso di inizio fra AUG e la sub. minore; successivamente la sub minore lega con il 5’ dell'rna con metilammina; sub minore si lega con sub minore; arriva secondo tRNA che si colloca in A. Il legame tra tRNA e l’amminoacido si rompe nel sito P, il legame peptidico si forma nel sito A, Una volta lasciato l’amminoacido il tRNA si sposta nel sito E e lascia il ribosoma. prima di rilasciare il tRNA scarico il ribosoma si sposta di una tripletta. quando il ribosoma trova codone di STOP: esistono proteine, dette fattori di rilascio, i quali si inseriscono nella nicchia A quando il ribosoma raggiunge il codone di stop. Sono proteine, non portano amminoacidi, creano un ingombro che impedisce al ribosoma di proseguire oltre con la traduzione. Polisomi: strutture formate da rna al quale sono legati più ribosomi, in modo tale da avere una traduzione simultanea in più siti. se guardiamo sequenza nucleotidica è possibile trovare per ogni gene informazioni relative alla proteina codificata; le sequenze portano nomi che indicano la sequenza del gene e un numero di riconoscimento. Prendendo ATP binding cassette subfamily A member 1 abbiamo una cornice di lettura che inizia con AUG e finisce con codone di stop. Il sito di start ha a monte una sequenza detta regione non tradotta al 5’, così come alla fine della sequenza codificante troviamo nucleotidi non tradotti che vengono chiamate regioni non tradotte al 3’. guardando nel 5’ non tradotto troviamo che l’aug non è né il primo ne l’ultimo della sequenza codificante; esistono aug prima e dopo il sito di inizio della traduzione. Come fa la cellula a capire qual è l’AUG giusto da cui partire con la traduzione? scoperto modello a scansione, studiando e confrontando le sequenze codificanti di un certo numero di trascritti. Noi sappiamo le proteine codificate e confrontandole con le seguente ribosomiali si scopre che esiste una sequenza consensus che circonda la AUG che dice che alcuni nucleotidi in prossimità della AUG sono più frequenti di altri. Analizzando queste sequenze osservo come esistono dei consensus che vengono utilizzati come codoni di inizio. SEQUENZA DI KOZAK: CCACC ipotesi della scansione lineare del ribosoma, che e in grado di leggere la sequenza ribosomiale, fino a quando non arriva ad un codone AUG circondato da una corretta sequenza consensus. CCACC AUG.

A influenzare l’efficienza di traduzione è anche la struttura secondaria che può formare un rna messaggero: esso si può trovare in vari casi. Le regioni non tradotte regolano l’efficienza con cui un rna viene tradotto. Il meccanismo della traduzione avviene similmente in eucarioti e procarioti; i ribosomi procariotici sono un poco più piccoli. s, nei ribosomi, è un coefficiente di sedimentazione. i ribosomi hanno densità abbastanza alta, con s variabile a seconda se si parla di ribosomi singoli o polisomi. Queste caratteristiche sono utili perchè permettono di fare profili polinomiali: sfruttando il fatto che ribosomi singoli sedimentano in modo diverso rispetto a quelli in poli, possiamo distinguere rna codificanti a non codificanti, perché un rna associato a ribosomi sedimenta in maniera diverso da uno non associato. la differenza di sedimentazione fra ribosomi eucariotici e procariotici permette di sviluppare antibiotici che bloccano la traduzione solamente nei batteri, senza intaccare le cellule del nostro organismo....