The genetic code • consists of 64 triplet codons (A, G, C, U) 43 = 64 • all codons are used in protein synthesis • 20 amino acids • 3 termination (stop) codons: UAA, UAG, UGA • AUG (methionine) is the start codon (also used internally) • multiple codons for a single amino acid = degeneracy • 5 amino acids are specified by the first two nucleotides only Il Codice Genetico Ogni sequenza si presta ad essere tradotta in tre griglie di lettura differenti, a seconda del punto in cui inizio il processo di decodificazione sulla molecola. In tutti i casi sarà soltanto una delle 3 griglie a dar vita ad una proteina funzionale. tRNA Assumono una conformazione secondo il modello a trifoglio Methionine Le differenze nelle sequenze nucleotidiche determinano la capacità di legare un amminoacido specifico L’ansa II contiene la sequenza di 3 nucleotidi detta ANTICODONE che si appaia, 1716 Pu A 9 17:1 13 12 Py 10 durante la traduzione al codone G 22 23 Pu 25 G dell’mRNA A 26 2020:120:2 1 2 3 4 5 6 U* 7 A C C 73 72 71 70 69 68 67 Py 59A* 66 65 64 63 62 C 49 50 51 52 G T C y Py * Questo appaiamento è fondamentale per l’inserimento dell’amminoacido corretto,come specificato dalla m-RNA, nella catena polipeptidica in crescita. Anticodon 27 1 28 29 30 31 Py* Pu 47:16 47:15 43 44 42 45 41 46 47 40 47:1 39 38 Pu* U 34 U 35 C A 36 20 aminoacidi 48 diversi anticodoni molecole di tRNA) 61 codoni (nei batteri 31 diverse Wobble (Vacillamento) Appaiamento sbagliato nella terza posizione del codone Codon-anticodon interactions • codon-anticodon base-pairing is antiparallel • the third position in the codon is frequently degenerate • one tRNA can interact with more than one codon • wobble rules 3’ 5’ tRNAmet UAC AUG 5’ mRNA 3’ 3’ 5’ • one tRNAleu can read two of the leucine codons 5’ mRNA GAU CUA G tRNAleu wobble base 3’ Attivazione dell’aminoacido Legame dell’aminoacido al tRNA (estremità COOH dell’aminoacido e il 3’OH del tRNA) L’enzima che catalizza questa reazione è l’aminoacil-tRNAsintetasi 1) Reazione altamente specifica 2) Fornisce l’energia che verrà utilizzata per la formazione del legame peptidico durante la sintesi proteica Reazione in 2 passaggi con utilizzo di ATP 1. ATP + Aminoacido = Aminoacido adenilato + 2P 2. Aminoacido adenilato + tRNA = AminoaciltRNA + AMP Fase d’inizio Il tRNA iniziatore portante la metionina si lega alla subunità minore del ribosoma assieme a dei fattori d’inizio. Si lega l’mRNA, la subunità minore del ribosoma scorre sull’mRNA fino a quando non incontra il codone d’inizio AUG. Si instaura il legame tra l’AUG e l’anticodone del tRNA iniziatore. Si associa la subunità maggiore. Il tRNA iniziatore occupa il sito P, al sito A è presente il secondo codone dell’ mRNA Al sito A si lega il tRNA acilato (portante il secondo aminoacido della catena polipeptidica). Si forma il legame peptidico tra l’estremità COOH terminale della Metionina e l’estremità NH2 terminale del secondo aminoacido ad opera dell’attività enzimatica della subunità maggiore del ribosoma. L’energia necessaria è data dall’attivazione aminoacidica. Formazione del legame peptidico Sito P Sito A Polimerizzazione di testa Il legame ad alta energia è fornito dal monomero già inserito (proteine) Polimerizzazione di coda Il legame ad alta energia è fornito dal monomero entrante (DNA – RNA) TRASLOCAZIONE Il tRNA scarico che occupava il sito P occuperà il sito E il tRNA portante il dipeptide che occupava il sito A occuperà il sito P al sito A sarà presente il terzo codone dell’mRNA pronto ad ospitare un nuovo tRNA acilato Allungamento Terminazione Quando al sito A sarà presente uno dei 3 segnali di arresto, si legheranno dei fattori di terminazione e la sintesi sarà bloccata Traduzione - Inizio fMet Large subunit E P A UAC 5’GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA Small mRNA subunit 3’ Traduzione - Allungamento Polypeptide Arg Met Phe Leu Ser Aminoacyl tRNA Gly Ribosome E P A CCA 5’GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA mRNA 3’ Traduzione - Allungamento Polypeptide Met Phe Leu Ser Gly Arg Aminoacyl tRNA Ribosome E P A CCA UCU 5’GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA mRNA 3’ Traduzione - Allungamento Polypeptide Met Phe Leu Ser Gly Arg Ribosome E P A CCA UCU 5’GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA mRNA 3’ Traduzione - Allungamento Polypeptide Met Phe Leu Ala Ser Gly Aminoacyl tRNA Arg Ribosome E P A CCA UCU 5’GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA mRNA 3’ Traduzione - Allungamento Polypeptide Met Phe Leu Ser Gly Arg Ribosome E Ala P A UCU CGA 5’GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA mRNA 3’ Ciascuna proteina si ripiega normalmente in un’ unica conformazione stabile che in genere è quella in cui è minima l’energia libera. Tuttavia la conformazione può cambiare leggermente quando la proteina interagisce con altre molecole della cellula. Questo cambiamento di forma è spesso cruciale per l’attività della proteina Modificazioni post-traduzionali • Glicosilazione • Acetilazione • Fosforilazione 10_01.jpg Regolazione dell’attività di una proteina Livello trascrizionale Modificazioni chimiche di una proteina Regolazione positiva Regolazione negativa 01_23.jpg Il Genoma cellulare specifica inoltre: • La struttura primaria delle proteine • Presenza o assenza della proteina in un determinato tipo cellulare o in un determinato momento della vita cellulare • La struttura primaria di RNA non tradotti • Destinazione delle proteine all’interno della cellula La variazione di un singolo aminoacido può provocare gravi effetti sul fenotipo dell’organismo