Trascrizione e traduzione

CAPITOLO 15
Codice genetico e sintesi proteica
Negli anni Quaranta si pensava che il gene identificasse un enzima poi con degli studi accurati si
passo a dire che il gene identifica una proteina, ma la definizione corretta è il gene = catena
polipeptidica. Per arrivare alla proteina partendo dal DNA ci vuole un passaggio intermedio ovvero,
RNA. L’RNA (acido ribonucleico) si differenzia dal DNA per tre differenze principali:

Lo zucchero che compone il RNA è il ribosio anziché il deossiribosio.

La timina è sostituita dall’uracile, che si lega all’adenina.

Il RNA è costituito dal filamento singolo.
Il RNA serve per la sintesi delle proteine poiché il DNA non può uscire dal nucleo e la sintesi
avviene nel citosol, nei ribosomi. Esistono tre tipi di RNA:

mRNA, RNA messaggero quello coinvolto nella trascrizione, cioè quello che trasporta
le informazione copiate dal Dna al ribosoma.

tRNA, RNA trasportatore quello che trasporta le triplette di nucleotidi ai ribosomi per
la sintesi proteica.

rRNA, RNA ribosomiale quello che compone per 2/3 il ribosoma.
Per fare l’RNA serve la trascrizione ovvero bisogna trascrive l’RNA a partire dal DNA. La
trascrizione è catalizzata dall’RNA-Polimerasi che partendo dal promotore, una sequenza di
nucleotidi che fa capire all’RNA-Polimerasi dove deve agire e che inizia 20 nucleotidi prima del
gene, inizia a despiralizzare il DNA e a trascriverlo sul filamento singolo detto “stampo”.
Successivamente altri nucleotidi vengono aggiunti al primo, e si forma un tratto di catena ibrida
DNA-RNA in corrispondenza del DNA despiralizzato. L’enzima RNA-Polimerasi si muove lungo
il DNA, despiralizzando via via nuovi segmenti di DNA, mentre la doppia catena di DNA si riforma
lasciando libero il filamento di RNA appena formato. Quando l’ultima base è stata aggiunta alla
catena di RNA, l’ibrido DNA-RNA si slega, la doppia catena di DNA si riavvolge e sia l’enzima sia
l’RNA si staccano. La sequenza di DNA nella quale hanno sede queste reazioni si chiama
terminatore (o sequenza di terminazione). Dopo la trascrizione l’RNA non è stabile e per staccarsi
ha bisogno dell’RNA-Polimerasi. Negli eucariote l’RNA-Polimerasi trascrive un gene per volta,
l’RNA detto trascritto primario è composto da esoni e introni, i primi sono le parti codificanti e
sono più corti, i secondi dono più lunghi e non contengono codice (si pensa abbiano a che fare con
lo splicing, ma gli studiosi non ne sono sicuri). In seguito gli introni vengono rimossi tramite lo
splicing, un operazione taglia e cuci, che taglia gli introni e ricongiunge gli esoni, adesso l’RNA è
detto trascritto secondario. Sull’RNA ci sono scritte le informazione per produrre la proteina che
poi verrà sintetizzata nel ribosoma. Nelle cellule eucariote ci sono tre diverse RNA-Polimerasi.
Ciascuno di questi enzimi è responsabile della trascrizione di una differente classe di geni.

L’RNA-Polimerasi I, che risiede nel nucleolo, è responsabile della trascrizione dei geni
per la produzione di tutto l’RNA ribosomiale (rRNA). Questo è l’enzima con la più elevata
attività di sintesi.

RNA-Polimerasi II, localizzata nel nucleoplasma (la parte di nucleo che esclude il
nucleolo), responsabile della sintesi dell’RNA messaggero (mRNA).

RNA-Polimerasi III, anch’essa presente nel nucleoplasma, che sintetizza l’RNA di
trasporto (tRNA) e rRNA.
Per determinare ogni singolo aminoacido ci vogliono tre nucleotidi, poiché essendo venti né 4 né 16
combinazioni basterebbero (con un nucleotide si hanno 4 combinazioni, con 2 nucleotidi 16, con 3
nucleotidi 64 combinazioni). I tre nucleotidi sono dette triplette, la sequenza di nucleotidi è detta
codone. Però molti aminoacidi possono avere più di un codone perché 61 codoni codificano 20
aminoacidi e 3 sono segnali di arresto.
© Federico Ferranti Corporation
Sul filamento di mRNA si attacca all’estremità 5’una serie di adenine (poliadeninazione) e sul 3’
una cappa (guanosina)
La traduzione è quel processo mediante il quale si trasferiscono delle informazioni da un
linguaggio (acidi nucleici) ad un altro (aminoacidi). La traduzione avviene nel ribosoma, nel
citoplasma.
Esso si può suddividere in due parti:

una subunità grande di 50 S avente almeno 34 proteine (L1-L34) e due molecole di RNA
(23 S e 5 S),

una subunità piccola di 30 S contenente almeno 21 proteine (S1-S21) ed un RNA di 16 S.
Durante la traduzione l’estremità 5’della molecola di mRNA si attacca alla subunità più piccola
ponendo in evidenza il primo codone, che di solito è AUG (metionina che in seguito si staccherà).
Ora entra in gioco il tRNA, che è una molecola dalla forma di un quadrifoglio, la catena termina
sempre con la sequenza CCA presso l’estremità 3’ dove si lega l’aminoacido. Dalla parte opposta
rispetto all’aminoacido si trova la tripletta di aminoacidi detta anticodone, cioè il complementare
del codone del mRNA dove si attaccherà il tRNA. Esistono circa 50 tipi di tRNA, uno per ogni
codone. Una terza parte di tRNA funziona da riconoscimento per l’enzima aminoacil-tRNAsintetasi che deve attaccare l’aminoacido al CCA. Esistono 20 tipi di aminoacil-tRNA-sintetasi uno
per ogni aminoacido. Il tRNA con l’anticodone complementare UAC si lega all’mRNA, poi si
attacca la subunità più grande del ribosoma che ha la funzione di attaccare gli aminoacidi. Il
filamento di mRNA scorre sulla subunità più piccola e nuovi tRNA si legano, dopo che gli
aminoacidi si sono legati il tRNA si stacca e cosi potrà essere riutilizzato per trasportare nuovi
aminoacidi. Questo processo dura fino a che sul mRNA si incontra un segnale di arresto che non fa
attaccare tRNA e la catena di aminoacidi si stacca. Cosi si è formata la proteina.
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