MODULO 3 – D LA SINTESI PROTEICA La TRADUZIONE o SINTESI PROTEICA o PROTEOSINTESI costituisce la seconda fase del processo di espressione genica, ovvero il processo in cui l’informazione contenuta nel DNA dei geni viene convertita in proteine che svolgono nella cellula numerose funzioni. La sintesi proteica prevede 3 fasi: · INIZIO: processo che vede i ribosomi legarsi al codone di avvio AUG dell’ mRNA, ovvero il punto in cui l’ mRNA comincia a codificare la proteina. Il primo aminoacido della catena polipeptidica è una metionina che è codificata in N-fornil-metionina, amminoacido modificato il cui gruppo amminico è impedito a formare legami peptidici da un gruppo formile. Per poter operare la sintesi proteica i ribosomi hanno bisogno di alcune molecole definite fattori iniziali di traduzione. Questi fattori vengono chiamati con gli acronimi IF1, IF2 ed IF3, dove “I” sta per initial ed “F” per factor. Il loro ruolo è fondamentale poiché svolgono alcuni compiti di aiuto nella preparazione del ribosoma e nel legame della opportuna subunità ribosomica alla catena di RNA. o IF1: Allontana le subunità 30S e 50S del ribosoma. o IF2 : Promuove il legame del complesso metionina formilatatRNA al ribosoma 30S. Richiede GTP che, tuttavia, sembra non essere idrolizzato. o IF3 :Lega l'mRNA alla subunità 30S e, al contempo, impedisce il riaggancio con la subunità 50S. Il primo passo per poter operare la traduzione è rappresentato dalla separazione del ribosoma nelle sue due unità costituenti 30S e 50S. La separazione del ribosoma è coadiuvata da IF1. In questo modo la subunità libera 30S è capace di legare a sé, grazie all'ausilio di IF3, la catena di mRNA, formando un ponte dove i IF si liberano. · ALLUNGAMENTO: Il ribosoma è il luogo dove viene operato l'allungamento. Possiamo idealmente suddividere il ribosoma in tre siti che svolgono differenti ruoli. Il sito P (peptidico) è quello dove si trova, temporaneamente, la catena in fase di allungamento; il sito A (amminoacidico) è dove viene condotto il nuovo aminoacido legato al tRNA da inserire nella catena; il sito E (exit) è il sito da dove viene espulso il tRNA. Dopo la formazione del complesso d’inizio, il ribosoma presenta due siti disponibili per il legame dell’ amminoacil-tRNA: il sito di aggancio, P, che contiene un fattore principale per la sintesi l’ fMetRNA, e il sito A che espone la 2° tripletta del tRNA. L’ amminoacido-tRNA entra nel sito A del ribosoma ed accoppia le sue basi con quelle dell’ mRNA. L’affinità nel sito è bassa, cosi si necessita del fattore di allungamento Ef-tu. L’amminoacil-tRNA si lega al sito A in un complesso ternario Eftu-amminoacil-tRNA-GTP. L’ fMet-tRNA non si posiziona nel sito A ma nel sito P. A causa dell’idrolisi in GTP per ogni molecola di amminoacil-tRNA, la reazione produce il rilascio del complesso Ef-tu-GDP dal ribosoma. Il complesso binario non è più in grado di legare amminoacil-tRNA. Cosi grazie al fattore Ef-Ts vi è un processo di rigenerazione da Ef-tu-GDP a Ef-tu-GTP. I processi successivi sono noti come TRASLOCAZIONE (ovvero passaggio da un sito all’altro): o il tRNA, privo di amminoacido è rilasciato dal sito P; o il peptidil-tRNA si muove dal sito A al P, dove si lega all’mRNA attraverso un legame codon-anticodon; o lo scorrimento dell’mRNA su di esso permette che il codon si posizioni sul sito A. La traslocazione sembra essere mediata dal fattore Ef-G che si lega al ribosoma. · TERMINAZIONE: è determinata dall’arrivo del codon di termine (UAG, UGA o UAA) nel sito A, mediato dai fattori di rilascio: o RF1: riconosce i codoni di terminazione; o RF2: riconosce i codoni di terminazione; o RF3: idrolizza il donatore di energia; o RRF: è il fattore di rilascio totale: stacca l’mRNA che verrà degradato e l’ultimo tRNA.