Biologia, lezione 39. Dopo aver visto nella scorsa lezione la trascrizione, adesso parliamo della traduzione. La traduzione è quel processo che permette dall'MRNA di ottenere la proteina. Avremo quindi i protagonisti che saranno sia RNA che proteine. Per l'RNA avremo l'MRNA, il tRNA e l'RNA sotto forma dei ribosomi. Per le proteine invece avremo l'aminocil tRNA sintetasi che come già abbiamo visto è importante per l'attivazione dei tRNA e poi i fattori di traduzione e gli sciapero nelle foldasi.
Questi ultimi saranno importanti per le modifiche poi post-traduzionali che avvengono in realtà, vedremo, già durante il processo di traduzione. Le fasi della traduzione sono 5. l'attivazione degli amminoacidi, l'inizio, l'allungamento, il termine rilascio e le modifiche post traduzionali. Quindi come decorso il processo è sovrapponibile sia a quello della trascrizione che a quello della duplicazione del DNA.
Partiamo direttamente con l'inizio in quanto l'attivazione degli amminoacidi è già stata trattata nella lezione sui tRNA. Nella fase di inizio le due subunità dei ribosomi non sono unite fra di loro ma sono separate. La non unione è garantita dal fatto che sulla subunità maggiore è presente il fattore IF6, Initiation Factor 6, mentre sulla subunità minore sono presenti i fattori IF1 e IF3. Il primo tRNA di ogni traduzione è un tRNA che codifica per la metionina.
per l'aminocidometionina. In realtà vi vedremo che questa metionina al termine della traduzione verrà eliminata. Il tRNA però non è solo, è legato a sua volta a due fattori F2, ognuno dei quali lega un GTP, quindi il guanosintri fosfato, che viene utilizzato come riserva energetica in maniera simile all'ATP. La prima cosa che accade è che il tRNA con il suo IF2 si lega alla sua unità minore, IF1 e IF3.
Si forma quindi un complesso che prende il nome di complesso di pre-inizio, quindi ancora non siamo all'inizio, siamo in una fase prima dell'inizio. A questo punto cosa accade? L'MRNA presenta anch'esso dei fattori ad esso legato, in particolare il fattore F4.
che presenta sia un sito di legame per la poli A che un sito di legame per il capping. Normalmente è legato alla poli A. Avviene lo spostamento di questi fattori sul capping, grazie a dei segnali che fanno capire, tra virgolette, che sta per iniziare la traduzione, e il complesso di preinizio si lega all'MRNA insieme a questi fattori, in quanto gli F4G e altri fattori riescono a legare Grazie.
questo complesso. Si forma quindi il complesso d'inizio. Adesso la traduzione può avere il via.
A questo punto il complesso scorre fino a quando non incontra la sequenza d'inizio che è la sequenza AUG. In questo modo appunto la traduzione potrà prendere il via. Una volta incontrato AUG vengono persi.
i F1 e i F2, quindi con una quota di energia, e si ha la chiusura del ribosoma in modo tale che il tRNA si trovi a livello della tasca P, che è la tasca peptide, cioè la tasca in cui si formerà il peptide e che quindi poi verrà, diciamo, staccato. Vediamo adesso la fase di allungamento. Nella fase di allungamento, a livello del sito acceptor del ribosoma, entra il secondo tRNA con l'aminoacido già legato, quindi un tRNA attivato, ovviamente corrispondente alla sequenza successiva, alla sequenza di inizio. Il tRNA entra nel sito acceptor e il tRNA del sito P usa l'energia che gli resta data durante l'attivazione per creare il legame peptidico fra metionina e secondo aminoacido.
Il LF1 invece era servito al tRNA per legare il ribosoma. A questo punto interviene un secondo LF2 che mediante il consumo della molecola di GTP che è al suo interno, permette lo spostamento del ribosoma. In questo modo il tRNA che prima era nel sito P adesso è nel sito E, exit, quindi potrà uscire. Invece il tRNA che era nel sito A adesso è nel sito P, peptidico, in quanto appunto ha i due peptidi.
A questo punto nel sito acceptor entrerà un altro tRNA Ovviamente con consumo di GTP per far avvenire il legame e il processo andrà avanti sempre con questi due fattori. Lo spostamento degli amminoacidi e così via. Come termina la traduzione? Quindi come avviene il termine e il rilascio?
Siamo quindi ancora nella fase allungamento, arriva l'elongation factor 2. mediante il consumo di GTP il ribosoma e nel sito acceptor adesso si trova una tripletta di fine, quindi una tripletta di stop. Quando c'è una tripletta di stop, quindi che non codifica per nessun amminoacido, viene inserito un tRNA scarico, cioè un tRNA che non ha nessun amminoacido al di sopra di esso. Questo cosa comporta?
Comporta che nella fase di spostamento Non ci sarà un legame col tRNA, ma semplicemente si avrà un legame di una molecola di acqua e quindi la proteina si potrà staccare. Questo comporterà la fine della traduzione, a cui fa subito seguito la rimozione della metionina e quindi avremo la proteina completa. In tutto questo discorso della traduzione giocano per un ruolo importante le modifiche post-traduzionali.
Le modifiche post-traduzionali possono essere di vari tipi e conferiscono diverse proprietà alla proteina. Possiamo avere la glicosilazione, quindi la formazione di glicoproteine, così come anche la formazione di lipoproteine grazie all'aggiunta di gruppi lipidici, la formazione di ponti di solfuro, la formazione... di fosforilazione e quindi l'aggiunta dei gruppi fosfato oppure la proteina può essere tagliata e quindi dare origine, grazie a questo clivaggio, a proteine diverse quindi magari da una proteina più grande si ottengono proteine funzionali più piccole oltre all'aggiunta dei gruppi chimici una modifica post traduzionale molto importante è data dal ripiegamento che è intimamente collegata poi all'aggiunta dei gruppi chimici in quanto i gruppi chimici incidendo sulla geometria della proteina inevitabilmente ne determinano anche il ripiegamento. Il ripiegamento perché è importante? Perché permette alla proteina di assumere la conformazione attiva e di quindi diventare funzionale.
Ma come fa una proteina a ripiegarsi? Si è visto che una proteina di 100 amminoacidi se dovesse esplorare tutti i ripiegamenti possibili fino a trovare il suo ripiegamento ideale impiegherebbe un tempo impiegherebbe, dovrebbe esplorare 10 all'87 conformazioni quindi un numero molto grande anche supponendo che questo passare da una conformazione all'altra avvenga in tempi molto rapidi ci vorrebbero almeno 20 miliardi di anni quindi un tempo troppo ampio questo ci fa capire che in realtà, questo paradosso, questo paradosso di Levin ci fa capire che in realtà la proteina non esplora tutte le conformazioni possibili ma va a esplorare delle conformazioni preferite, tra virgolette, che le sono date dai gruppi che ha legato ai suoi aminoacidi. Quindi i gruppi stessi indirizzano la proteina verso un determinato tipo di ripiegamento che è poi il suo ripiegamento funzionale.
Nel ripiegamento intervengono due classi principali di enzimi, le foldassie e gli chaperone. Nelle foldassie abbiamo enzimi che aggiungono dei gruppi, come ad esempio la disolfuro-isomerasi, che forma i ponti di disolfuro e che quindi poi sono importanti per il ripiegamento, perché ovviamente se si forma un ponte di disolfuro in una proteina, tutta la geometria della proteina viene alterata e quindi si ha un ripiegamento. Un altro gruppo è dato dagli chaperone, o anche dette head shock proteins, che sono proteine con una struttura comune.
ovvero con due domini, uno ATP-acido e uno di riconoscimento, uno di 450 aminoacidi e l'altro di 200 aminoacidi. Questi sono chiamati shock proteins perché furono viste per la prima volta attive in cellule sottoposte a degli stati di calore, ma si attivano anche in stati patologici o a seguito dell'interazione con fattori cellulari come fattori di crescita. Ne esistono due categorie, gli sciaperoni veri e propri e gli sciaporenine. I sciaproni veri e propri si legano alla proteina nel momento stesso in cui questa viene tradotta, quindi sono dei fattori di ripiegamento. che intervengono subito nella proteina.
Le sciaporonine invece si legano alla proteina quando questa è già stata sintetizzata ma ha perso il suo ripiegamento e quindi tentano di riconferire il ripiegamento originale. Dopo aver visto quindi come avviene tutta la traduzione, è importante rilevare che uno stesso mRNA non viene eletto soltanto da un ribosoma per volta, ma viene eletto da più ribosomi. Questo è molto importante non solo per una questione quantitativa ma anche per una questione di tipo di proteina prodotta perché uno stesso mRNA può dare proteine diverse a seconda del punto in cui si attacca il ribosoma e quindi da quale parte l'MRNA legge.
Questo rappresenta un ulteriore fattore che permette, avendo pochi geni, avendo pochi mRNA, di avere una vasta gamma di proteine. Qui vediamo appunto un polisoma alla microscopia elettronica. elettronica.
Quindi vediamo il filamento di mRNA e poi tanti ribosomi attaccati. La traduzione è stato un processo molto studiato soprattutto nei prokarioti per la messa a punto di farmaci antibiotici che andassero a colpire selettivamente l'apparato traduttivo dei prokarioti e non quello degli eukarioti. Sono nati quindi le tetracicline che si legano al sito A dei ribosomi non permettendo quindi l'aggancio del tRNA ma anche il cloranfenicolo che blocca la peptidiltransferasi, cioè l'enzima che permette il legame peptidico fra gli amminoacidi, in particolare nell'RNA23S dei batteri. Poi c'è la streptomicina che induce un'errata lettura nel codice genetico e l'eritromicina che invece blocca il fattore di allungamento F2GPT.