Principi di biologia molecolare dei microrganismi

Principi di biologia
molecolare dei microrganismi
I genomi microbici
La conoscenza della sequenza completa
del genoma di un organismo è
importante per comprendere:
1. come l’organismo funzioni
2. quale sia la sua storia evolutiva
Oltre 100 genomi procariotici sono stati
completamente sequenziati.
I genomi microbici
Molti dei genomi interamente sequenziati appartengono:
• a patogeni causa di malattie gravi e molto diffuse,
• a batteri come gli ipertermofili che potrebbero
offrire importanti sviluppi in biotecnologia, dal
momento che gli enzimi di questi microrganismi sono
stabili a elevate temperature.
Nella lista dei microrganismi completamente sequenziati
ci sono anche Bacillus subtilis ed E.coli che
rimangono sistemi modello ampiamente studiati.
I genomi microbici
Attraverso la ricerca di geni simili in
microrganismi differenti, e attraverso la
determinazione dei geni non essenziali con la
mutagenesi mediante trasposoni, i
ricercatori hanno concluso che sono
necessari dai 265 ai 350 geni
codificanti proteine per stabilire la
minima funzionalità cellulare.
I genomi microbici
I genomi procariotici sequenziati
hanno dimensioni che vanno
da 0.58 Mb a 8.7 Mb.
Quelli più piccoli hanno le dimensioni dei virus
più grandi e i genomi più grandi hanno più
geni di quelli dei microrganismi eucariotici.
L’informazione genetica
Affinché
un organismo possa crescere e riprodursi,
l’informazione genetica contenuta nella doppia elica del DNA
deve poter essere replicata con precisione ed essere
utilizzata come stampo, inizialmente, per la sintesi di RNA
specifici e successivamente per la sintesi delle proteine.
Trasferimento dell’informazione genetica
nei procarioti
Un singolo mRNA spesso contiene più di una regione codificante
(mRNA policistronici)
Trasferimento dell’informazione genetica negli
eucarioti
Le regioni non codificanti
(introni) sono rimosse
dal trascritto primario
di RNA prima della
traduzione.
Gli mRNA degli eucarioti
sono
quasi
sempre
monocistronici
La struttura del DNA
Basi azotate presenti
nel DNA:
ADENINA
GUANINA
CITOSINA
TIMINA
Nel DNA a doppio filamento abbiamo l’appaiamento specifico tra A e T e tra G
e C per mezzo di legami idrogeno.
Evidenziati:
•in rosso gli atomi che si trovano nel solco maggiore e che interagiscono con proteine.
•in verde lo scheletro zucchero-fosfato
NUCLEOTIDE
Base azotata
fosfato
zucchero
Complementarietà ed antiparallelismo
Nella molecola di DNA i 2
filamenti sono disposti in
modo
antiparallelo,
cioè
appaiati “testa
“testa-coda”
coda”..
Ad ogni estremità della doppia
elica un filamento termina
con un gruppo 5’-fosfato,
l’altro con un 3’-ossidrile
ossidrile..
Le basi in rosso rappresentano le
pirimidine (C e T) e quelle in
giallo le purine (A e G).
Ogni coppia AT ha 2 legami
idrogeno, mentre ogni coppia
GC ha 3 legami idrogeno
Struttura secondaria del DNA
Nel DNA ci sono spesso sequenze
di basi che non hanno proprietà
codificanti, ma che influenzano
la struttura secondaria del DNA
o il modo in cui esso interagisce
con le proteine.
Spesso si trovano brevi sequenze
ripetute
in
senso
inverso
(INVERTITE RIPETUTE).
Quando tali sequenze sono vicine
possono portare alla formazione
di strutture del DNA cruciformi
con una morfologia del tipo
ansa-stelo
(stem-loop),
per
appaiamento
di
basi
complementari
sullo
stesso
filamento.
Le estremità coesive
Le
estremità delle molecole di
DNA lineare possono contenere
sequenze
importanti
nel
determinare
cambiamenti
strutturali.
Alcune molecole di DNA
lineare
presentano
estremità
a
singolo
filamento
complementari
(estremità coesive) che
possono
appiarsi
con
formazione
di
una
molecola circolare.
Strutture a forcina
Alcune molecole di DNA lineare presentano, ad ogni estremità,
strutture a forcina (hairpin),simili alle strutture ansastelo, ma quasi completamente prive dell’ansa.
Queste strutture possono formarsi da regioni a singola elica che si
trovano all’estremità di una molecola che contengono sequenze
invertite ripetute
Denaturazione termica del DNA
Se si espone il DNA ad elevate
temperature, i legami idrogeno tra
le due eliche tendono a rompersi e
le due eliche potranno così
separarsi.
Questo
processo
è
detto
denaturazione (melting) e si
può misurare sperimentalmente, in
quanto a parità di sequenza
nucleotidica, DNA a singola
e
doppia elica differiscono tra loro
per l’assorbimento di luceUV.
Il DNA con un elevato contenuto
in GC si denatura a una
temperatura più alta di una
molecola di pari dimensioni con
più coppie AT
Con il procedere della denaturazione l’assorbimento di luce UV da parte del DNA
aumenta. La transizione è piuttosto brusca, e la temperatura, Tm, è direttamente
correlata a l contenuto in GC della molecola.
IL PATRIMONIO GENETICO
DEI PROCARIOTI
• GENERALMENTE 1
MOLECOLA CIRCOLARE DI
DNA (eccezioni V.cholerae 2 cromosomi
e Agrobacterium e Streptomyces
cromosoma lineare)
• MEDIAMENTE 3-6 x 106 bp
• PESO MOLECOLARE ± 2-4 x
109 Da
• MOLECOLA SUPERAVVOLTA
• LUNGHEZZA 1,1 mm
Struttura del DNA: il superavvolgimento
Una molecola di DNA si dice rilassata quando possiede l’esatto numero
di giri d’elica atteso in base alla lunghezza in coppie di basi.
L’organizzazione strutturale superiore che permette alla
molecola di DNA di essere impacchetta nella cellula è
il superavvolgimento
Superavvolgimento del DNA nei procarioti
Nei batteri è presente un enzima particolare, la DNA girasi (topoisomerasi
II), in grado di introdurre nel DNA superavvolgimenti negativi.
Step I: Ripiegamento della molecola di DNA circolare
Step II: Introduzione di rotture a doppio filamento ad opera della
topoisomerasi II, nel punto di contatto tra le due catene di DNA
Step III: Saldatura della rottura a doppio filamento dal lato opposto dell’elica
intatta
Struttura del DNA: il superavvolgimento
La
doppia elica di DNA del
cromosoma
batterico
non
costituisce
una
singola
molecola superavvolta, ma è
organizzata
in
svariati
domini superavvolti
superavvolti..
In E. coli si stima che esistano
circa 50 di tali domini,
ognuno dei quali sarebbe
stabilizzato grazie a legami
con proteine specifiche
Organizzazione del DNA negli eucorioti
Negli
eucarioti
la
molecola
di
DNA
lineare a doppia elica si
avvolge intorno ad un
nucleo
di
proteine
istoniche,
in
modo
regolare
formando
strutture
chiamate
nucleosomi,
che
possono aggregarsi a
formare la cromatina.
La replicazione del DNA:
la prima tappa del flusso dell’informazione genetica
La replicazione del DNA
viene definita
semiconservativa,
in quanto le due doppie
eliche risultanti da tale
processo sono costituite
da un filamento
neosintetizzato e uno
parentale.
La replicazione del DNA
Il precursore di ognuno dei
nuovi
nucleotidi
nella
catena è un nucleoside
5’-trifosfato
dal
quale vengono rimossi i
due
fosfati
terminali,
mentre il fosfato interno
viene
legato
covalentemente
al
deossiribosio della catena
nascente.
La replicazione del DNA
La replicazione del DNA procede sempre dall’estremità con il gruppo
5’-fosfato verso l’estremità con il gruppo 3’-ossidrile
Gli enzimi che catalizzano le reazioni di addizione dei nucleotidi vengono
definiti DNA polimerasi e tutte sintetizzano la nuova molecola di DNA
nella direzione 5’-3’.
Non si conosce nessuna DNA polimerasi in grado di dare inizio a una nuova
catena di DNA: esse sono solo in grado di aggiungere un nucleotide a un
gruppo 3’-OH preesistente.
Quindi, per iniziare una nuova catena deve essere presente un innesco che
nella maggior parte dei casi è costituito da una breve sequenza di RNA
ed è sintetizzato da enzimi chiamati primasi.
La replicazione del DNA
Come in quasi tutti i procarioti, anche in E. coli il
cromosoma è una molecola circolare che possiede
un singolo sito di origine della replicazione
costituita da una sequenza specifica di circa 300
basi che viene riconosciuta da proteine specifiche.
A livello dell’origine di replicazione la
doppia elica di DNA si apre e la
replicazione inizia su entrambi i
filamenti.
Man mano che la replicazione procede la
forca di replicazione si muove lungo il
DNA.
Spesso la replicazione è bidirezionale a
partire dall’origine di replicazione e
perciò ci sono due forche di replicazione
che si muovono in direzioni opposte.
Nel DNA circolare, la replicazione
bidirezionale porta alla formazione di
una struttura caratteristica chiamata
forma teta (θ).
La replicazione del DNA
In E. coli ci sono 5 DNA
polimerasi, ma a livello delle
forche di replicazione l’enzima
principale nel processo
replicativo è la
DNA polimerasi III.
A
livello
della
forca
di
replicazione la doppia elica si
srotola per azione di proteine
chiamate elicasi.
Si viene così a formare una
piccola regione a singolo
filamento che viene subito
complessata dalla proteina
affine al DNA a singola elica,
che lo stabilizza.
La replicazione del DNA è un processo accuratamente regolato e i sistemi di
regolazione agiscono essenzialmente a livello dell’origine.
La replicazione del DNA
La DNA elicasi svolge la doppia elica di DNA
La replicazione del DNA
Sul filamento che cresce dal 5’fosfato verso il 3’-ossidrile,
detto filamento guida, la
sintesi procede in modo continuo.
Sul
filamento
opposto,
definito
filamento copia, la sintesi
del DNA ha luogo in modo
discontinuo perché non c’è, a
livello della forca di replicazione,
un gruppo 3’-OH al quale può
essere
aggiunto
il
nuovo
nucleotide.
Perciò sul filamento copia deve
essere sintetizzato un piccolo
innesco di RNA da una primasi
che viene poi sostituita dalla
DNA polimerasi III che continua
ad aggiungere nucleotidi finchè
non
raggiunge
il
DNA
precedentemente sintetizzato.
La replicazione del DNA
Raggiunto il frammento di DNA
precedentemente sintetizzato, la
DNA polimerasi III si ferma e
viene coinvolta la DNA polimerasi I
che svolge più di una attività; oltre
a sintezzare DNA, grazie alla sua
attività di esonuclesica 5’-3’ può
rimuovere gli inneschi di RNA che
incontra avanzando.
Una volta che l’innesco è stato
eliminato e sostituito con DNA, la
DNA polimerasi I viene rilasciata.
L’ultimo legame fosfodiesterico della
catena viene prodotto dalla DNA
ligasi enzima coinvolto insieme alla
DNA polimerasi I anche nei
meccanismi di riparo del DNA.
La replicazione del DNA
In corrispondenza di un origine di replicazione vengono iniziate
due forche replicative.
Ciò richiede un innesco per ognuna delle due eliche guida che
crescono in direzione opposta
La replicazione del DNA
Durante la replicazione le due
eliche vengono sintetizzate
da due molecole accoppiate
di DNA polimerasi III grazie
al ripiegamento ad ansa
dell’elica copia.
Il replisoma è un
complesso
contenente elicasi, primasi e
due
molecole
di
DNA
polimerasi III, oltre a diverse
altre proteine.
Il
complesso di replicazione si
posiziona nella parte centrale
della cellula batterica e serve da
officina di replicazione, in quanto
spinge lo stampo di DNA al
proprio interno promuovendo la
replicazione, durante la quale è il
DNA che si muove non la
polimerasi.
La replicazione del DNA
Gli errori nella replicazione introducono mutazioni. Il tasso di mutazione negli
organismi viventi è notevolmente basso
basso:: tra 10
10--8 e 10
10--11 errori per coppia di basi
inserita..
inserita
In parte quest’accuratezza si basa anche sul fatto che sia la DNA polimerasi I
che III possiedono un’attività enzimatica definita
“ correzione delle bozze” (proofreading), un’attività esonuclesica 3’-5’
che permette la rimozione del nucleotide inserito erroneamente e la successiva
sostituzione con quello corretto.
La trascrizione
La trascrizione dell’informazione genetica da DNA ad RNA viene realizzata dall’enzima
RNA polimerasi, che catalizza la formazione di legami fosfodiesterici tra i
ribonucleotidi e
richiede la presenza di DNA come stampo.
Nella maggior parte dei casi lo stampo di DNA per l’RNA polimerasi è una molecola a
doppia elica, ma per ogni gene soltanto uno dei due filamenti è trascritto.
L’RNA polimerasi a differenza della DNA polimerasi può iniziare direttamente la
sintesi della catena nucleotidica che si allunga in direzione 5’-3’.
Durante l’allungamento di una catena di RNA, i nucleotidi vengono aggiunti al 3’-OH del
ribosio del ribonucleotide precedente con rilascio di due legami fosfato ad alta energia.
La prima base dell’RNA è quasi sempre una purina, un’adenina o una guanina.
La trascrizione
•
Nei batteri è presente una singola RNA polimerasi mentre negli eucarioti
ci sono tre enzimi.
• In E. coli l’enzima è costituito da quattro tipi di subunità proteiche:
b, b’, a (presente in due copie) e s.
• Le subunità interagiscono a formare l’enzima attivo, oloenzima, ma il
fattore sigma (s) non è legato saldamente al complesso e può facilmente
dissociarsi, determinando la formazione di quello che è chiamato “core”
dell’enzima che da solo può catalizzare la formazione dell’RNA.
• Il fattore sigma è invece la subunità della polimerasi
principalmente coinvolta nella fase di riconoscimento dei
promotori, ovvero il sito idoneo per avviare la trascrizione
La trascrizione: fasi della sintesi dell’ RNA
1.
I
siti
d’inizio
e
di
terminazione sono sequenze
specifiche del DNA
2. Il fattore sigma permette
alla RNA polimerasi di
riconoscere il promotore ed
il sito d’inizio
3. La trascrizione inizia ed il
fattore
sigma
viene
rilasciato
La trascrizione: fasi della sintesi dell’ RNA
4. Crescita della catena di mRNA.
L’RNA polimerasi si muove
lungo la catena di DNA
provocando l’apertura della
doppia elica e la trascrizione
di uno dei due filamenti
5. Quando il sito di terminazione
viene raggiunto , la crescita
della catena si arresta
6. Rilascio dell’RNA polimerasi e
dell’mRNA
La trascrizione: il promotore
All’interno della regione promotore vi sono due sequenze altamente conservate che
vengono riconosciute dal fattore sigma; entrambe localizzate a monte del sito
d’inizio della trascrizione.
La regione -10, localizzata 10 basi prima dell’inizio della trascrizione, è detta Pribnow
box e possiede una sequenza consenso che corrisponde a TATAAT.
La regione -35, che si trova circa 35 basi prima dell’inizio della trascrizione e possiede
una sequenza consenso che è TTGACA.
La trascrizione: i terminatori
La trascrizione si arresta in corrispondenza di regioni dette
terminatori della trascrizione.
Nei batteri una sequenza di terminazione classica contiene una sequenza invertita
ripetuta con un segmento centrale di basi non ripetute che quando viene trascritta
può formare una struttura ansa-stelo. Nel caso in cui queste strutture ansa-stelo
siano seguite da uridine ripetute in serie, si vengono a formare degli efficienti
terminatori della trascrizione. (Esempio di terminatori intrinseci).
Altri terminatori: Rho
Esistono altri terminatori che richiedono oltre alla
polimerasi la presenza di altri fattori proteici
specifici.
• In E. coli un tipo di terminatore richiede la presenza
della proteina Rho la quale si lega tenacemente
all’RNA e scorre lungo la molecola verso il complesso
RNApolimerasi-DNA.
• Una volta che la polimerasi si è fermata in
corrispondenza di un sito di terminazione Rho
dipendente, Rho può provocare il distacco dell’ mRNA
e della polimerasi dal DNA, terminando la
trascrizione.
Le unità di trascrizione
I cromosomi sono organizzati in
unità fiancheggiate da siti in
corrispondenza dei quali il
processo trascrizionale ha inizio
e fine: le unità di trascrizione.
Esistono unità di trascrizione che
ospitano due o più geni, che
saranno cotrascritti, dando luogo
a una singola molecola di RNA
chiamata mRNA policistronico
dal quale verranno sintetizzati
contemporaneamente
più
polipeptidi.
Nei procarioti i geni dei tRNA
sono in genere cotrascritti e
spesso anche con i geni per
l’rRNA.
Tutti questi trascritti devono essere processati prima
che vengano prodotte molecole di
.
rRNA o tRNA mature, che vengono definiti RNA stabili in quanto non sono degradati a
differenza dell’mRNA che non viene processato ed è estremamente instabile per cui
viene rapidamente degradato dalle nucleasi della cellula
Gli introni self-splicing
Nei procarioti, all’interno dei geni che codificano proteine sono stati scoperti solo
pochi introni e la maggior parte dei ribozimi è costituita proprio da introni selfsplicing, che sono in grado di autorimuoversi da una molecola di RNA giuntando tra
loro gli esoni adiacenti. Gli introni self-splicing si differenziano dalla maggior
parte degli enzimi proteici in quanto di norma possono catalizzare la loro reazione
soltanto una volta.
Si pensa che i ribozimi siano le vestigia di una forma di vita più semplice, “la vita
ad RNA”, che può aver preceduto l’era delle proteine come principali catalizzatori
cellulari.
La sintesi delle proteine
la
L’ultima tappa del trasferimento dell’informazione biologica,
traduzione si avvale sempre di uno stampo di acidi nucleici, ma
in questo caso il prodotto finale è una proteina.
Il codice genetico
Per convenzione ci si riferisce sempre al codice genetico come mRNA piuttosto che come DNA,
perché è con uno stampo di mRNA, in cui ogni tripletta di basi chiamato codone codifica per
uno specifico aminoacido, che avviene il processo di traduzione.
Oltre ai codoni specifici per i diversi aminoacidi, ci sono speciali codoni come il codone d’inizio
(AUG) che codifica per l’aminoacido N-formilmetionina e codoni non-senso o di stop (UAA,
UAG, UGA) che non corrispondono ad alcun aminoacido e costituiscono i segnali di
terminazione della traduzione di un gene.
Il codice genetico
La caratteristica forse più interessante del
codice genetico risiede nel fatto che molti
aminoacidi sono codificati da triplette
diverse ma non correlate tra loro.
Quindi, sapendo che in una proteina un aminoacido si
trova in una determinata posizione, non possiamo
automaticamente risalire al codone corrispondente
sull’RNA;tale proprietà di mancata corrispondenza
viene definita
degenerazione del codice genetico.
La sintesi delle proteine
Nella cellula un codone è letto dall’appaiamento delle basi con un tRNA a livello
di una sequenza di tre basi definita anticodone.
Per alcuni aminoacidi esiste più di un tRNA ma ci sono anche tRNA che leggono
più di un codone. Questo è reso possibile dal fatto che le molecole di tRNA
possono formare a volte appaiamenti classici solo con le prime due basi del
codone, sopportando in terza posizione anche un’altra base; questo fenomeno di
appaiamento erroneo (mismatch) viene chiamato
vacillamento.
La selenocisteina:
il ventunesimo aminoacido
UGA è generalmente un efficiente codone di arresto in E. coli, ma è
stato dimostrato che esso può anche essere tradotto direttamente
come codone per la selenocisteina in alcuni mRNA
La sintesi delle proteine
Con un codice a triplette è
assolutamente essenziale che la
traduzione inizi nel punto esatto,
altrimenti l’intero modulo (o fase)
di lettura verrebbe spostato con
la conseguente formazione di una
proteina diversa o di nessuna
proteina.
Per convenzione la fase di lettura
corretta è chiamata fase 0,
mentre le altre due possibili fasi
di lettura sono indicate con -1 e +1.
Perché un mRNA possa essere
tradotto deve contenere una fase di
lettura aperta (open reading frame,
ORF), che consiste in un codone di
inizio seguito da numerosi codoni e da
un codone di stop nella stessa fase di
lettura del codone d’inizio.
Lo schema rappresenta
la regione interna di un mRNA
I ribosomi procariotici
I ribosomi costituiscono il sito presso il quale avviene la sintesi
proteica e nei procarioti sono costituiti da una subunità 30S e
da una subunità 50S che formano il ribosoma 70S.
Ogni subunità è un complesso ribonucleoproteico costituto da
rRNA e proteine.
I ribosomi procariotici ed eucariotici
La subunità 30S contiene l’rRNA 16S e circa 20 proteine, mentre la
50S contiene gli rRNA 5S e 23S e circa 30 proteine.
La sintesi delle proteine
Struttura degli 16S rRNA
I
ribosomi
dei batteri
riconoscono lo specifico
codone AUG come codone
d’inizio grazie all’aiuto di
una
breve
sequenza
localizzata nell’mRNA a
monte
dello
stesso,
chiamato
sequenza
Shine-Dalgarno.
sequenza complementare alla
Shine-Dalgarno
La sintesi delle proteine
La struttura di un tRNA può essere
rappresentata con una forma a
quadrifoglio ed alcune regioni
della
struttura
secondaria
prendono il nome dalle basi che si
ritrovano più frequentemente
(l’ansa TC e l’ansa D) o dalla
funzione specifica svolta (l’ansa
dell’anticodone
e
l’estremità
accettrice).
tRNA per la Phe di lievito
La sintesi delle proteine
Le molecole di tRNA contengono alcune basi leggermente diverse da quelle
presenti negli altri RNA, in quanto modificate non solo per metilazione,
ma attraverso modificazioni chimiche che insieme al processamento sono
necessarie per rendere la molecola funzionale.
La sintesi delle proteine
Nei diversi tRNA si nota che alcune
basi e alcune strutture secondarie
sono conservate mentre alcune
regioni sono variabili.
STABILE
Una delle regioni variabili della
molecola
è
quella
dell’anticodone che contiene i
tre nucleotidi coinvolti nel
processo di riconoscimento ed
appaiamento con il codone.
In
tutti
i
l’estremità
tRNA,
invece,
3’,
detta
accettrice, è costituita da
tre nucleotidi non appaiati che
sono sempre CCA, ed è proprio
al ribosio del residuo terminale
che
l’aminoacido
si
lega
covalentemente
tramite
un
legame estere.
VARIABILE
Reale ripiegamento della molecola di tRNA
La sintesi delle proteine
A. Struttura secondaria del tRNA
B. Struttura terziaria del tRNA
La sintesi delle proteine
Per una corretta sintesi proteica risulta
fondamentale il riconoscimento tra tRNA e
l’aminoacil-tRNA-sintetasi.
La reazione chimica specifica tra un
aminoacido e un tRNA catalizzata dalla
aminoacil-tRNA sintetasi coinvolge dapprima
l’attivazione dell’aminoacido tramite la reazione
con l’ATP.
L’intermedio aminoacil-AMP che si forma
rimane legato all’enzima fino al momento della
collisione con l’appropriata molecola di tRNA;
l’aminoacido attivato è poi trasferito al tRNA
per formare un tRNA carico.
A questo punto il tRNA carico lascia la
sintetasi e viene trasportato da un fattore
proteico verso il ribosoma.
Il tRNA e il suo specifico aminoacido vengono trasportati assieme da un enzima, anch’esso
specifico, che fa sì che un determinato tRNA riceva l’aminoacido corretto.
Questi enzimi in grado di attivare gli aminoacidi stabilizzando il legame con il proprio tRNA
sono detti aminoacil-tRNA sintetasi.
La sintesi delle proteine: la fase d’inizio
L’mRNA scorre attraverso il ribosoma
legato essenzialmente alla subunità
30S.
Nella subunità 50S invece si
distingue un sito A, accettore,
dove si lega il tRNA caricato
del suo aminoacido ed un sito
P, peptidico, dove il peptide
nascente è legato a un tRNA.
Sebbene tutte le proteine inizino con una
metionina, questo aminoacido viene
generalmente
rimosso
da
una
specifica proteasi alla fine della
traduzione.
La sintesi delle proteine: la fase d’inizio
L’inizio
è
caratterizzato
formazione del
d’inizio, costituito
30S che si unisce
formare
un
dall’mRNA,
dal
formilmetionina e
Inoltre, in questa
guanosintrifosfato.
•
•
•
•
•
•
dalla
complesso
dalla subunità
alla subunità 50S a
ribosoma
attivo,
tRNA
per
la
dai fattori d’inizio.
fase è richiesto il
- legame subunità 30S / IF3
- riconoscimento del mRNA (sequenza
Shine-Dalgarno)
- legame IF2 / fMet-tRNA
- fMet-tRNA nel sito P
- idrolisi del GTP per l’assemblaggio del
ribosoma
- rilascio IF2 - IF3
La sintesi delle proteine: la fase di
elongazione
ii Il tRNA che trattiene il peptide nascente (f-Met) si muove dal sito A al sito P,
lasciando libero il primo sito per un altro tRNA carico (Asp).
iii Formazione del legame peptidico ad opera dell’enzima peptidil transferasi, tra
aminoacidi su molecole di tRNA adiacenti.Questa attività enzimatica è svolta
dal rRNA 23S della subunità maggiore del ribosoma.
La sintesi delle proteine: traslocazione e rilascio
L’ultimo evento del ciclo di allungamento della catena
polipeptidica è la traslocazione, che richiede uno specifico fattore di
elongazione EF-G (traslocasi GTP-dipendente)
e una molecola di GTP per ogni tRNA traslocato.
A ogni tappa di traslocazione il messaggero avanza di tre nucleotidi,
esponendo un nuovo codone nel sito A.
La traslocazione spinge il tRNA ormai vuoto in un nuovo sito, chiamato sito
E (di uscita) e viene rilasciato dal ribosoma.
La terminazione della sintesi proteica
La terminazione della sintesi
proteica avviene quando si raggiunge
un codone di stop, cui non è in grado
di legarsi nessun tRNA.
Particolari proteine, chiamate fattori
di rilascio, riconoscono i segnali di
terminazione della catena e tagliano il
polipeptide ancora legato all’ultimo
tRNA e rilasciano la proteina
completa.
La sintesi delle proteine: il polisoma
Quando diversi ribosomi stanno simultaneamente traducendo un singolo
messaggero, il complesso viene definito polisoma.
I polisomi aumentano la velocità e l’efficienza di traduzione di un messaggero.
Accoppiamento trascrizione-traduzione