Lezione 13 Codice genetico e sintesi proteica [modalità compatibilità]

1) Un gene-un enzima
2) Un gene- una catena polipeptidica
3) Un gene è una unità funzionale di DNA che codifica per la sequenza
amminoacidica di uno o più polipeptidi o alternativamente per uno o più
tipi di RNA che svolgono funzioni diverse.
Proteine alfabeto di 20 lettere (20 aminoacidi)
RNA alfabeto di 4 lettere (A, C, G, U)
Parole di 1 lettera
Parole di 2 lettere
Parole di 3 lettere
4 combinazioni = 4 possibilità
42 combinazioni = 16 possibilità
43 combinazioni = 64 possibilità
Esperimento di F. Crick e S. Brenner
Effetti delle acridine sul batteriofago T4
Mutazioni per scivolamento della cornice di lettura (mutazioni frame-shift)
Conclusioni: il codice genetico è a triplette, degenerato, non sovrapposto
Primi anni ‘60: decifrazione del codice genetico
traduzione in “vitro” (CELL FREE SYSTEM)
M. Niremberg e J. H. Matthei
RNA sintetico:
polipeptide
UUUUUUUUU
Phe-Phe-Phe
AAAAAAAAA
Lys-Lys-Lys
CCCCCCCCC
Pro-Pro-Pro
UAUAUAUAU
Tyr-Ile-Tyr-Ile
Esperimento di
Khorana
Enzima polinucleotide fosforilasi
Codice genetico: degenerato, universale, non ambiguo
Il codice è basato su triplette di basi (codoni)
Codone di inizio AUG imposta la catena di lettura
Ipotesi del vacillamento
Posizione vacillante
Attivazione
Aminoacidica
Formazione del legame peptico
7000x4= 28000 cal/mole
Legame peptidico 5000 cal/mole
POLIRIBOSOMI
Aumentano la velocità della sintesi proteica
Procarioti
Eucarioti
Trascrizione e traduzione contemporanee
Trascrizione nucleare
Traduzione citoplasmatica
La trascrizione inizia quando la
RNA polimerasi oloenzima si lega al promotore
RNA polimerasi non si lega al promotore
finchè altre proteine, i fattori di
trascrizione (TF), non si sono legate
RNA polimerasi (α2ββ’σ)
RNA polimerasi I (rRNA)
RNA polimerasi II (mRNA, snRNA, microRNA)
RNA polimerasi III (tRNA, rRNA5S)
Promotore con sequenze consenso -35, -10
Promotori diversi per le 3 RNA polimerasi
rRNA: 18S, 28S, 5.8S, 5S
rRNA: 16S, 23S, 5S
mRNA policistronico
Maturazione post-trascrizionale mRNA
Splicing alternativo
Mutazioni puntiformi
Mutazioni : cambiamenti ereditabili all’interno dei geni
Alterazioni della sequenza nucleotidica del DNA
Diversità genetica su cui agisce la selezione naturale
Mutazioni puntiformi: sostituzione di una base
-Silenti (per la degenerazione del codice genetico)
-Di senso (un aminoacido viene sostituito con un altro)
-Non senso (comparsa di un codone di stop, UAA, UGA, UAG)
-Frame-shift (spostamento della griglia di lettura per
inserimento o rimozione di una singola coppia di basi)
Mutazioni cromosomiche: cambiamenti di rilevanti dimensioni
-delezioni (perdita di materiale genetico)
-inversioni (rimozione e successivo inserimento in direz. opposta)
-duplicazioni (due copie della stessa informazione genetica)
-traslocazioni (spostamento di un segmento di DNA su un altro
cromosoma)
Mutazioni
cromosomiche
Antibiotico
Azione
Inibitori della sintesi
proteica
Streptomicina
Inibisce la formazione del
complesso di inizio e altera la
lettura del mRNA (Procarioti)
Tetraciclina
Lega la subunità 30S ed inibisce il
legame degli aminoacil-tRNA
(Procarioti)
Cloramfenicolo
Inibisce l’attività peptidiltransferasica della subunità
ribosomale 50S (Procarioti)
Cicloesimide
Inibisce l’attività peptidiltransferasica della subunità
ribosomale 60S (Eucarioti)
Eritromicina
Si lega alla subunità 50S ed
inibisce la traslocazione
(Procarioti)
Puromicina
Causa la terminazione prematura
della catena proteica, agendo
come analogo di aminoacil-tRNA
(Procarioti ed Eucarioti)
Esempio di mimetismo molecolare
Antibiotico
Azione
Inibitori della sintesi di
RNA
Rifamicina
Blocca l’inizio di catene di RNA
legandosi alla RNA polimerasi nei
procarioti
Actinomicina D
Si lega al DNA e blocca il movimento
della RNA polimerasi (eucarioti e
procarioti)
Alfa-Amanitina
Blocca la sintesi di mRNA legandosi
preferenzialmente alla RNA polimerasi
II (eucarioti)