10/05/16 21. Il codice genetico contiene materiale protetto da copyright, ad esclusivo uso personale; non è
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Perché avvenga la traduzione è necessario passare da un linguaggio fatto di NUCLEOTIDI ad un linguaggio di AMMINOACIDI Gli aminoacidi presenti in tutte le proteine sono 20 mentre le basi sono solo 4. Se ogni base specificasse per 1 amminoacido, avremmo: 41 = 4 è solo 4 aminoacidi specificati. Se la combinazione di 2 basi specificasse per 1 aminoacido, avremmo: 42 = 16 aminoacidi specificati. Se la combinazione di 3 basi specificasse per 1 aminoacido, avremmo: 43 = 64 combinazioni per 20 aminoacidi. 1 10/05/16 Il codice pertanto è a triplette: cioè la combinazione di tre basi specifica per 1 aminoacido. Ogni tripletta è detta CODONE. Esistono 3 triplette che non codificano per nessun aminoacido e sono dette codoni di STOP: UAG; UAA; UGA. CODICE GENETICO Regole a.raverso cui la cellula traduce una sequenza di codoni (o triple'e di basi) di RNA in una sequenza di amminoacidi durante la sintesi proteica. Tu.e le cellule procarioAche e eucarioAche usano lo stesso codice geneAco* Usando sistemi di sintesi proteica in vitro, estraG di E.coli possono tradurre mRNA di qualsiasi specie * alcune differenze nel DNA mitocondriale 64 -­‐ 3 (codoni di stop) = 61 triplette per 20 aa Codice è ridondante: ogni aa può essere specificato da + di 1 codone. NB i diversi codoni per un amminoacido sono diversi soprattutto nella 3° base 2 10/05/16 Una molecola di RNA è traducibile in 3 modi diversi a seconda del MODULO di LETTURA Nella sequenza di mRNA possono esservi 3 diversi moduli di lettura a seconda se questa inizia dalla prima, dalla seconda o dalla terza base. Due moduli sono bloccati perchè al loro interno vi sono numerosi codoni di stop che quindi non facilitano la lettura da parte del ribosoma. Il modulo di lettura aperto (ORF) è quello che contiene il minor numero di codoni di stop. 3 10/05/16 CARATTERISTICHE DEL CODICE GENETICO -­‐Il codice genetico è a TRIPLETTE cioè la combinazione di tre basi specifica per 1 aminoacido -­‐Il codice genetico è RIDONDANTE cioè ogni aminoacido può essere specificato da più di un codone. -­‐Il codice genetico NON è AMBIGUO cioè un determinato codone specifica per un solo aminoacido -­‐Il codice genetico è UNIVERSALE cioè uguale per tutti gli esseri viventi tranne alcune eccezioni. -­‐Il codice genetico è SENZA PUNTEGGIATURA cioè viene letto linearmente (di tre basi in tre basi di seguito) e NON è SOVRAPPONIBILE (es. la stessa base non può essere letta come l’ultima di un codone e la prima del successivo). 4 10/05/16 Non vi è correlazione tra numero di codoni per aa e frequenza di uAlizzo nelle proteine 5 10/05/16 Nella sintesi proteica il tRNA corre.o viene selezionato dalla interazione tra codone ed an4codone L’amminoacido NON partecipa al processo di riconoscimento tra tRNA e mRNA Nel riconoscimento codone-­‐anAcodone : 5’-­‐ A C G -­‐3’ codone 3’-­‐ U G C -­‐5’ an4codone La prima base dell’an4codone riconosce la terza base del codone NB Va scriBa ACG/CGU An4codone va leBo a rovescio! Il legame tra codone e anticodone è complementare e antiparallelo Il numero dei codoni (61) è più grande di quello degli anticodoni. 61 codoni mentre i tRNA sono circa 30-­‐40 in procarioti e anche 50 in Eucarioti Questo implica che alcune molecole di tRNA con il loro anticodone sono capaci di accoppiarsi a più di un codone. L’OSCILLAZIONE DELLE BASI Alcuni tRNA hanno una struttura tale da richiedere un appaiamento accurato nelle prime due posizioni del codone (5') e da tollerare un appaiamento scorretto (oscillante) in terza posizione. 6 10/05/16 7 10/05/16 Il tRNA conAene basi modificate 8 10/05/16 spesso al 5' dell'anticodone (alla terza base del codone) esiste la base modificata INOSINA capace di complementarsi sia con A, C, U. Cambiamen0 del codice gene0co Eccezioni all’universalità del codice genetico 1. Assegnazione di un aa ad un codone di stop 2. Cambiamento codone che non specifica più per aa (NULLA) 9 10/05/16 Eccezioni al codice genetico universale:
nei mitocondri di varie specie
Ex.
utilizzo UGA come
codone per Trp
Mitocondri sintetizzano ≈ 10 proteine
Cambiamento codice non grave
Sintetasi: caricano aa su tRNA Ogni sintetasi riconosce un tRNA: Vi sono 20 amminoacil-­‐tRNA sintetasi tRNA che rappresentano lo stesso aa tRNA ISOACCETTORI (o tRNA affini o tRNA congiunti): Riconosciuti tutti dalla stessa sintetasi 10 10/05/16 1. aa attivato dalla sintetasi: aa + ATP è amminoacil-­‐AMP + PP 2. aa attivato trasferito a tRNA: amminoacil-­‐tRNA + AMP Le sintetasi si suddividono in 2 classi:
Classe I
contatto con tRNA nella scanalatura secondaria dello stelo accettore e a livello dell’anticodone Classe II contatto con tRNA nella scanalatura principale dello stelo accettore e a livello dell’ ansa anticodone 11 10/05/16 Accuratezza delle sintetasi 1. CINETICA 2. CHIMICA 12 10/05/16 CORREZIONE CHIMICA 1
Correzione può avvenire a due livelli: 1.
2.
2
dopo legame tRNA a sintetasi dopo caricamento del tRNA Errori possono essere commessi in varie fasi della sintesi proteica 13 10/05/16 ex. Ile tRNA sintetasi di E Coli può caricare la Valina con AMP ma idrolizza il valil-­‐adenilato una volta raggiunto il tRNA 14 10/05/16 tRNA soppressori (o tRNA mutanA) superano gli effeG di mutazioni in geni che codificano proteine Soppressori NONSENSO sopprimono mutazione nonsenso riconoscono un codone non senso NB aa inserito è ≠ (Tyr invece di Leu) ! alterazione proprietà proteina?? 15 10/05/16 NB Ogni soppressore non senso è specifico per uno dei 3 codoni non senso (UAA, UAG, UGA) MA queste triplette costituiscono ANCHE I normali segnali di STOP tRNA Soppressore può sopprimere anche la normale terminazione di qualsiasi gene CONTINUAZIONE della LETTURA (readthrough) 16 10/05/16 Soppressori di SENSO Sopprimono mutazione di senso NB se aa inserito è ≠ ! alterazione proprietà proteina?? Il tRNA può influenzare lo schema di le.ura Schema di le.ura può essere cambiato da: -­‐ spostamento del modulo di leBura frameshi5 bypass -­‐ salto di un codone 17 10/05/16 frameshi5 bypass comporta movimento dei ribosomi
18 10/05/16 bypass SiA di -­‐ DECOLLO -­‐ ATTERRAGGIO esercizio La sequenza nucleoAdica di un ipoteAco gene eucarioAco è TACATACTAGTTACGTCGCCCGGAAATATC Se la mutazione in questo gene cambia il nucleoAde numero 15 da G a T, quale effe.o pensi potrebbe avere sull’espressione del gene? 19 10/05/16 esercizio
Un tuo amico ha o.enuto la sequenza di un mRNA che codifica pre un gene importante per la formazione dei denA nel leopardo Dato che sa che le U nella sequenza dell’mRNA sono codificate dalle cT nel DNA, cambia le U nell’mRNA in T e usa questa sequenza nucleoAdica per cercare la sequenza genomica pubblicata umana al fine di trovare un gene omologo. La sua ricerca idenAfica una regione del DNA umano che ha il 35 % di idenAtà con la sequenza del leopardo. Quando fa vedere I suoi risultaA al suo capo , quesA le dice che c’è un modo migliore per fare l’esperimento. Qual’è la strategia migliore per usare questa sequenza nucleo4dica al fine di iden4ficare la seuqenza omologa nell’uomo? 20
