Biologia e Genetica #8 - La Traduzione

La traduzione avviene mediante il passaggio da un codice a 4 lettere (nucleotidi) ad un codice a 20 lettere (amminoacidi)
Il rapporto nucleotide-amminoacido non è univoco, quindi un amminoacido può essere codificato da più di un codone

Il codice genetico determina le regole mediante cui l'mRNA viene tradotto
L'mRNA viene decodificato in una serie di triplette di nucleotidi (codoni) e viene letto in direzione 5'→3'
Ogni codone specifica per un singolo amminoacido
Ci sono 43 (64) possibili codoni, quindi un amminoacido può essere codificato da più di un codone
Sono presenti anche tre codoni definiti "di STOP", che non codificano per amminoacidi, ma indicano dove termina la sequenza codificante

L'RNA messaggero (mRNA) porta l'informazione copiata dal DNA sotto forma di una serie di "parole" di tre basi, i codoni
L'RNA di transfer (tRNA) decifra il codice mediante uno specifico anticodone, al quale è associato un particolare amminoacido
L'RNA ribosomiale (rRNA) si associa con una serie di proteine per formare i ribosomi, delle macromolecole che sintetizzano le proteine

Nei procarioti, l'RNA ribosomiale si organizza in due subunità: la subunità maggiore (50S) e la subunità minore (30S)
Nei procarioti, il ribosoma è costituito da 70S (50S + 30S)
Negli eucarioti, l'RNA ribosomiale si organizza in due subunità: la subunità maggiore (60S) e la subunità minore (40S)
Negli eucarioti, il ribosoma è costituito da 80S (60S + 40S)

I tRNA sono piccole molecole di RNA con una struttura tridimensionale simile ad un trifoglio
La più importante è l'ansa anticodone, che è complementare ad un codone dell'mRNA
Ogni tRNA lega un particolare amminoacido, stabilito dalla sequenza che porta sull'anticodone

La traduzione avviene in due fasi: inizio e allungamento
La fase di inizio consiste nell'assemblaggio tra la subunità maggiore e la subunità minore a cui è legato il tRNA, posizionato sul codone di inizio
La fase di allungamento si verifica mediante l'attacco di diversi amminoacil-tRNA e la sintesi di legami peptidici

Avviene l'attacco delle subunità ribosomiali al primo amminoacido, portato dal tRNA iniziatore all'mRNA
La fase di inizio è abbastanza simile nei procarioti e negli eucarioti

La fase di allungamento avviene in modo analogo negli eucarioti e nei procarioti
Il fattore EF-Tu trasporta l'amminoacil-tRNA e il fattore EF-G permette la traslocazione

La terminazione avviene quando il ribosoma arriva ad un codone di stop (UAA, UAG, UGA)
Si verifica il rilascio della catena polipeptidica e delle due subunità ribosomiali### Controllo della traduzione
Gli mRNA devono avere il codone di stop in posizione corretta per essere tradotti
Negli eucarioti, l'mRNA subisce il processo di splicing per eliminare le sequenze non codificanti
Lo splicing elimina i codoni di stop presenti negli introni
Le proteine riconoscono i codoni di stop corretti e avviano una destabilizzazione se trovano codoni anormali
Nei procarioti, il controllo traduzionale riguarda anche la presenza di frammenti di RNA (RNA tronchi)

Le proteine devono subire modificazioni come il legame ad altri fattori, glicosilazioni, fosforilazioni, acetilazioni o legami ad altre subunità proteiche
Le proteine devono raggiungere la loro corretta destinazione (citosol, compartimento extracellulare, mitocondri, cloroplasti, reticolo endoplasmatico, perossisomi, nucleo, lisosomi)
Negli eucarioti, le proteine devono essere inviate ai citosol, al compartimento extracellulare, ai mitocondri, ai cloroplasti, al reticolo endoplasmatico, ai perossisomi, al nucleo ed ai lisosomi
Nei batteri, le proteine devono raggiungere il citosol e il compartimento extracellulare
Negli archeobatteri, le proteine devono essere inviate al citosol e al compartimento extracellulare

Il folding proteico è estremamente importante per evitare contatti errati con altre proteine
Il processo di folding si articola in diverse fasi:
- Burst iniziale: realizzazione delle strutture secondarie
- Collasso idrofobico: espulsione delle molecole d'acqua dal core idrofobico della proteina
- Molten globule: formazione di una proteina globulare con la maggior parte della struttura secondaria
- Stabilizzazione delle strutture secondarie: formazione di proto-domini
- Stabilizzazione della struttura terziaria finale: espulsione definitiva delle molecole d'acqua e formazione di legami idrogeno
Il ΔG di folding è caratterizzato da valori bassi, compresi tra -5 e -10 kcal/mol
Le proteine più piccole sono in grado di ripiegarsi autonomamente
Le proteine chaperon aiutano le proteine appena formate ad assumere il corretto ripiegamento

Le proteine chaperon riducono l'aggregazione tra proteine e facilitano il folding
Le proteine chaperon isolano la proteina dalle possibili interazioni intramolecolari scorrette
Le chaperonine più caratterizzate sono le GroEL/GroES, presenti nei batteri, che possiedono una struttura "a barile" con una cavità

Le proteine che non vengono ripiegate correttamente devono essere degradate
La degradazione per mezzo di un proteasoma è il principale sistema per l'eliminazione delle proteine
La proteina che deve essere eliminata viene marcata mediante l'attacco di alcune molecole di ubiquitina
L'ubiquitina è una piccola proteina composta da 76 amminoacidi
La proteina marcata viene indirizzata al complesso del proteasoma e spezzata da vari siti proteolitici