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1 Codice genetico, traduzione, sintesi proteica. 2 TRADUZIONE: sintesi di un polipeptide sulla base dellinformazione genetica contenuta in una molecola.

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1 1 Codice genetico, traduzione, sintesi proteica

2 2 TRADUZIONE: sintesi di un polipeptide sulla base dellinformazione genetica contenuta in una molecola di mRNA Si attua un cambio di linguaggio: da polinucleotidico a polipeptidico

3 3 Codice genetico 4 basi(A,C,G,U)20 aa Codice a 1 lettera (4 1 combinazioni)4 aa Codice a 2 lettere (4 2 combinazioni)16 aa Codice a 3 lettere (4 3 combinazioni)64 aa Dobbiamo passare da un alfabeto a 4 lettere a uno a 20 lettere

4 4 mRNA Il codice è a triplette: 3 nucleotidi1 aminoacido traduzione 1 tripletta = 1 codone MetValArgTyr codone Codice genetico

5 Marshall Niremberg decodifica la prima tripletta UUU = Phe (fenilalanina) (traduzione in vitro di un poli U) UUU = Phe (fenilalanina) (traduzione in vitro di un poli U) 1966la decodificazione è completata 4 3 possibili combinazioni: 64 codoni, di cui 61 sono codificanti e 3 sono codoni di STOP 3 sono codoni di STOP Codice genetico

6 6 Aminoacidi e codoni 20 sono gli aminoacidi che formano le proteine 20 sono gli aminoacidi che formano le proteine 61 sono le triplette o codoni codificanti del codice genetico universale il codice genetico è degenerato (ridondante): più triplette codificano per uno stesso aa ma non è mai ambiguo (una tripletta codifica per un solo aa)

7 7 Degenerazione: UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG codifica Leu NON ambiguità: UUA è solo Leu, AAA è solo Lys

8 8 Il codice genetico è universale Il codice di traduzione è lo stesso per tutti gli organismi viventi AAA Lys

9 9 Un gene umano clonato in E. coli viene tradotto correttamente Minigene (no introni) Plasmide Vettore despressione

10 10 Nel processo di TRADUZIONE sono coinvolti: mRNA (RNA messaggero) tRNA (RNA di trasferimento) ribosomi (rRNA + proteine)

11 11 5 UTR 3 UTR Funzione UTR (UnTranslated Region): regolazione espressione genica post-trascrizionale -Trasporto mRNA nucleo-citoplasma -Efficienza traduzione -Stabilità messaggero mRNA

12 12 I ribosomi Sono complessi ribonucleoproteici (proteine + rRNA) in cui avviene la sintesi proteica e sono strutturati in due subunità Tra le due subunità si inseriscono gli RNA messaggeri (mRNA) per essere tradotti

13 13 La lettura del codone su mRNA è affidata al tRNA, che funge da adattatore Ala

14 14 Struttura tridimensionale del tRNA

15 15 La aminoacil-tRNA sintetasi lega laminoacido al corrispondente tRNA. Le cellule contengono 20 differenti aminoacil-tRNA sintetasi, una per ogni aa. Phe AAA Phe

16 16 Specificità della aminoacil tRNA sintetasi Sito attivo dellenzima Ogni aminoacil-tRNA sintetasi lega un particolare aa a tutti i tRNA corrispondenti a quellaa (tRNA isoaccettori) codoni HisCAUCAC anticodoni HisGUAGUG Esistono 2 tRNA per lHis

17 17 Aminoacidi e codoni 20 sono gli aminoacidi che formano le proteine 61 sono le triplette o codoni del codice genetico universale esistono tanti tRNA quanti sono i codoni? codoni Alanina GCA GCC GCC GCU GCUGCG 4 tRNA con anticodoni diversi per Ala?

18 18 Inosina (modificazione di adenosina dopo sintesi di tRNA) è molto tollerante e lanticodone IGC è in grado di leggere tre dei 4 codoni per Ala Lultimo codone (GCG) sarà letto da un tRNA diverso

19 19 Esistono 61 codoni codificanti aa. Se ciascuna molecola di tRNA si appaiasse con il codone dellmRNA utilizzando le regole dellappaiamento canonico tra basi complementari, sarebbero necessari 61 tipi di tRNA. Poiché la maggior parte degli organismi ha < 45 tipi di tRNA (48 nelluomo, 31 nei batteri), questo significa che alcuni tRNA sono in grado di appaiarsi con più di un codone. Aminoacidi e codoni

20 20 Nel 1966 Crick propose lipotesi del vacillamento, per cui la base in 5 dellanticodone (la prima), che si appaia con quella in 3 del codone (la terza) non è sottoposta alle strette regole della complementarietà. Ciò permette un appaiamento meno preciso, vacillante. Teria del vacillamento (wobbling)

21 21 61 codoni48 tRNA20 aa Aminoacidi e codoni Wobbling 1 tRNA legge codoni diversi tRNA isoaccettori Uno stesso aa può legarsi a tRNA diversi

22 22 I codoni: UAA, UAG, UGA sono detti codoni di terminazione o codoni nonsenso perché non vengono riconosciuti da nessun anticodone complementare: Sono segnali di terminazione della traduzione

23 23 Traduzione 1. Inizio La subunità minore riconosce lestremità 5 del mRNA e scorre finchè trova AUG = codone di inizio. Richiama quindi met -tRNA + subunità maggiore

24 24 Il ribosoma scorre in direzione 5 3, i codoni vengono decifrati via via nel sito A, mentre al sito P il nuovo polipeptide cresce Traduzione 2. Allungamento P P A A

25 25 Lattività peptidil transferasica della subunità maggiore del ribosoma è dovuta al rRNA Ribozima: RNA con attività catalitica

26 26 Quando il ribosoma incontra un codone UAA o UAG o UGA non vi è nessun tRNA (anticodone) capace di decifrarlo: il polipeptide nascente si stacca dal sito P. Traduzione 3. Terminazione P A Fattore di Rilascio Si lega al codone di STOP idrolizza il legame tra il polipeptide e il tRNA e promuove la dissociazione delle subunità del ribosoma

27 27

28 28 Molti ribosomi possono tradurre una stessa molecola di mRNA contemporaneamente formando un poliribosoma (o polisoma). In questo modo è possibile produrre molti polipeptidi in contemporanea a partire da una molecola di mRNA

29 29 Nella cellula eucariotica gli mRNA maturi che escono dal nucleo possono essere: A) tradotti da ribosomi liberi nel citoplasma A) tradotti da ribosomi liberi nel citoplasma proteine per uso interno B) da ribosomi associati al RER (reticolo endoplasmatico rugoso) B) da ribosomi associati al RER (reticolo endoplasmatico rugoso) proteine che verranno secrete B A

30 30 Reticolo endoplasmatico e Golgi REL RER Sintesiproteica

31 31 Le proteine destinate alla secrezione vengono sintetizzate inizialmente dai ribosomi liberi nel citosol Le proteine destinate alla secrezione vengono sintetizzate inizialmente dai ribosomi liberi nel citosol Queste proteine possiedono una una breve sequenza leader (c.a. 25 aa) allinizio del polipeptide, che viene riconosciuta da un complesso proteico che si trova sulla superficie del reticolo Queste proteine possiedono una una breve sequenza leader (c.a. 25 aa) allinizio del polipeptide, che viene riconosciuta da un complesso proteico che si trova sulla superficie del reticolo Il ribosoma associato all'mRNA viene agganciato al RE, dove finisce di tradurre la proteina, la quale viene trasferita direttamente nel lume del reticolo Il ribosoma associato all'mRNA viene agganciato al RE, dove finisce di tradurre la proteina, la quale viene trasferita direttamente nel lume del reticolo

32 32 Una volta sintetizzate le catene polipeptidiche subiscono varie modificazioni post-traduzionali mediante le quali si trasformano in proteine funzionanti

33 33 Es: linsulina viene sintetizzata sul RER Dopo traduzione subisce modificazioni nel RER e nel Golgi Modificazioni post-traduzionali proteolisiproteolisi Ponti disolfuro


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