Trascrizione e Traduzione del DNA PDF
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Questi appunti trattano i concetti di trascrizione e traduzione del DNA. Viene spiegato il processo di trascrizione e traduzione genica, inclusi i diversi tipi di RNA coinvolti e le fasi del procedimento. I concetti sono presentati in maniera descrittiva e dettagliata.
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TRASCRIZIONE E TRADUZIONE DEL DNA Il genoma è la somma di tutto il DNA contenuto in una cellula; il gene è una sequenzanucleotidicachepermettelatrascrizionediunRNA;ilgenestrutturale contiene l’informazione per trascrivere un...
TRASCRIZIONE E TRADUZIONE DEL DNA Il genoma è la somma di tutto il DNA contenuto in una cellula; il gene è una sequenzanucleotidicachepermettelatrascrizionediunRNA;ilgenestrutturale contiene l’informazione per trascrivere una sequenza nucleotidica per costituire la struttura primaria di una catena polipeptidica. L’espressione genica è il processo che consente di usare l’informazione contenuta nel DNA per sintetizzare delle molecole,ehaduefasi:latrascrizione,incuidalDNAvienesintetizzatol’RNA,e la traduzione, dove l’RNA diventa stampo per la sequenza nucleotidica. Secondo il dogma centrale della biologia molecolare, questo flusso è unidirezionale, cioè l’informazionepuòpassaresolodalDNAall’RNAallaproteina (tuttavia ad esempio i retrovirus, tramite la trascrizione inversa, possono passare anche dall’RNA al DNA). Esistono vari tipi diRNA:RNAmessaggero(m RNA),il DNAvieneusatocomestampopersintetizzareunfilamentocomplementaredi mRNA,chedalnucleopoivienespostatonelcitoplasma;RNAribosomale(rRNA), è la componente fondamentale dei ribosomi, serve nella fase di traduzione per favorire laformazionedilegamipeptidici;RNAtransfer(tRNA)servenellafase di traduzione, lega un amminoacido specifico e lo trasporta nel punto in cui deve essere assemblato. Gli eucarioti producono anche altri tipi di RNA, come i microRNA (miRNA), i piccoli RNA interferenti (siRNA) e i piccoli RNAnucleari (snRNA). TRASCRIZIONE:richiedeunostampodiDNAperl’appaiamentodellebasi,i4 r ibonucleosidi trifosfato, l’RNA polimerasi (che funziona come la DNA polimerasi), e se viene svolta in laboratorio serve anche una soluzione tampone permantenereilpHstabile.L’RNApolimerasisiattaccaalfilamentostampodi DNA, lo apre, sintetizza un nuovo filamentodiRNAsecondoilprincipiodella complementarietà delle basi; è un enzima progressivo, polimerizza in sequenza vari nucleotidi e non ha bisogno di un primer, perché dopo aver sintetizzato il primo nucleotide attacca poi tutti gli altri. Un gene comprende una sequenza codificante (per la sequenza nucleotidica) e delle sequenze regolative (un promotore all’estremità 5’ che è vicino al sito di inizio, e un terminatore all’estremità3’cheèvicinoalsitoditerminazione)checontrollanol’espressione dei geni. La trascrizione ha 3 fasi: 1. inizio: in corrispondenza del promotore silegal’RNApolimerasigrazieai fattoriditrascrizioneproteici(chericonosconoilpromotoreesileganosia alDNAcheall’RNApolimerasi),ilpromotoreindicaall’enzimadadoveiniziare equalefilamentotrascrivere,ehaunsitodiiniziodacuipartelatrascrizione. Negli eucarioti ogni gene ha il suo specifico promotore, mentre nei procarioti un promotore è lo stesso per molti geni in sequenza.Glieucarioti hanno 3 tipi di RNA polimerasi: RNA polimerasi I, trascrive i geni per gli rRNA;RNApolimerasiII,trascrivetuttiigenistrutturaliperlasintesidelle proteine;RNApolimerasiIII,trascriveigenipersintetizzaretRNA;ognuno i questi ha fattori di trascrizione diversi. Nei procarioti invece c’è solo d un RNA e solo un fattore di trascrizione, chiamato 𝞼. . allungamento: l’RNA polimerasi legge 10 basi del DNA alla volta in 2 direzione 3’-5’, sintetizza il filamento di RNA antiparallelo al filamento stampo di DNA (che cresce in direzione 5’-3’). 3. terminazione:l’RNApolimerasiarrivafinoalsitoditerminazionepresso il terminatore. L’RNA neosintetizzato, il trascritto primario(pre-mRNA),va incontroaunaseriedimodificazioni,edèunprocessodettomaturazione(il pre-mRNA diventa mRNA). Il filamento di RNA è complementare al DNA stampo; nei procarioti il tratto di sequenza trascritta ha la stessa lunghezza dello stampo (corrispondenza 1:1), invece negli eucarioti ci sono sia esoni (cioè sequenze codificanti) sia introni (cioè sequenze non codificanti), e gli introni vengono eliminati durante la maturazione, in modo da ottenere una catena continua. Ci sono esoni diversi che codificano per parti diverse della stessa catena e sono specializzati in funzioni diverse. Nei procarioti trascrizione e traduzione avvengono nello stesso ambiente, non ci sono gli introni e durante la trascrizione inizia anche la traduzione. Negli eucarioti nelnucleoavvienelatrascrizioneelamaturazione,mentrenelcitoplasma avviene la traduzione. MATURAZIONE DEL pre-mRNA: durante la maturazione il filamento deve spostarsi dal nucleo al citoplasma senza degradarsi: capping: avviene durante la trascrizione, viene aggiunto un cappuccio di GTP (guanosina trifosfato modificato) all’estremità 5’, che facilita il legame dell’mRNA al ribosoma e proteggel’mRNAdalladigestioneaoperadella ribonucleasi; splicing: vengono eliminatidallasequenzagliintronievengonounitigli esoni per avere una sequenza continua, usando delle ribonucleoproteine che si legano alle sequenze consensus, all’estremità degli introni; poliadenilazione: viene aggiunta una coda di poli A (cioè 100-300 adenosine di seguito) dopo la sequenza AAUAAA per indicare all’enzima che da lì in poi bisogna tagliare, serve per stabilizzare e proteggere l’mRNA. A questo punto l’mRNA è maturo ed esce daiporinucleari,mentreipre-mRNA restano nel nucleo. CODICE GENETICO: abbiamo a disposizione 20 amminoacidi e solo 4 ucleotidi, infatti gli amminoacidi vengono definiti da triplette di nucleotidi (in n modotalechecisiano64possibilicombinazioni).Ilcodicegeneticocipermettedi leggere l’RNA a triplette, mette in relazione ilDNAconl’mRNAel’mRNAcon gli amminoacidi, e specifica quali amminoacidi andranno a costituire la proteina. Le triplette si chiamano codoni, ogni codone ha l’informazione per sintetizzareunsoloamminoacido,magliamminoacidipossonoesseresintetizzatida iù di un codone. Il codice genetico quindi non è ambiguo, è ridondante, è p universale (i codoni sono gli stessi per tutte le specie). Solo la metionina e il triptofanopossonoesserecodificatidasolouncodone.Ilcodoned’inizioèsempre AUG,egliamminoacidipartonodaquiperforza,icodonidistopsonoUAA,UAG e UGA, in corrispondenzadeiqualilatraduzionefinisceperforzaperchénon corrispondonoanessunamminoacido.Ilfilamentotrascrittoècomplementare e antiparallelo ai codoni dell’mRNA; il filamento di DNA non-stampo è detto filamento codificante perché ha la stessa sequenza dell’mRNA. TRADUZIONE: il tRNA permette il collegamento tra i codoni dell’mRNA e pecifici amminoacidi, ed esiste uno specifico tRNA per ogni amminoacido. s Ogni tRNA ha 3 funzioni: interagire con i ribosomi, si carica il suo specifico amminoacido, in corrispondenza del codone dell’mRNA si lega con il suo anticodone, che è complementare al codone. La traduzione avviene nel ribosoma,chemantienemRNAetRNAnellacorrettaposizione,possonoessere riutilizzati per fabbricare qualsiasitipodiproteina.Iribosomihanno2subunità:una subunità minore e una maggiore, che si uniscono quando arriva l’mRNA. La subunitàmaggioreha3sitidilegameperitRNA:ilsitoA(aminoacilico)èdove arriva il tRNA con il suo amminoacido; il sito P (peptidilico) dove il tRNA aggiunge il proprio amminoacido alla catena in crescita; il sito E (exit)doveil tRNAaspettadiessererilasciatodalribosoma.Iribosomifannocrearelegami a idrogeno tra le coppie di basi dell’anticodone e il codone dell’mRNA. La traduzione avviene in 3 fasi: 1. inizio: si legano la subunità minore e un tRNA carico all’estremità 5’ dell’mRNA,eilcodoned’inizioèAUG,l’anticodoneèUAG,quindilacatena polipeptidica inizia sempre con la metionina; 2. allungamento: un altro tRNA carico entra nel sito A, se avviene il riconoscimento codone anticodone si rompe il legame tra tRNA e il suo amminoacido nel sito P, si forma un legame polipeptidico tra la metionina e il secondo amminoacido; quando il tRNA ha scaricato, si sposta nelsito E attendendo di essere rilasciato. 3. terminazione:latraduzionefiniscequandouncodonedistopentranelsito A. I codoni di stop si legano ai fattori proteici di rilascio, che idrolizzano il legametrailpolipeptideeiltRNAnelsitoP.Poiilpolipeptidesiseparadal ribosoma. MoltiribosomipossonolavorareinparallelosullostessoRNA,producendolastessa catenapolipeptidicaingrandiquantità.UnfilamentodimRNAconribosomiassociati viene detto poliribosoma.
