Il linguaggio nucleotidico

Presentazione sul tema: "Il linguaggio nucleotidico"— Transcript della presentazione:

1 Il linguaggio nucleotidico
La sequenza di nucleotidi dell’mRNA viene letta per gruppi di 3 nucleotidi. Le parole nel linguaggio nucleotidico sono costituite da 3 lettere che corrispondono a 3 basi. Queste parole costituite da 3 basi sono chiamate codoni. Ciò significa che ci sono 43 = 64 uniche parole. Quindi uno stesso amminoacido può essere codificato da diversi codoni (molti codoni sono quindi sinonimi), questo viene chiamato RIDONDANTE.

2 Perchè non usare codoni più corti?
Se ogni codone fosse solo di 2 basi, ci sarebbero 42 = 16 possibili unici codoni. Questi non basterebbero per codificare i 20 amminoacidi esistenti più i codoni di stop.

3 The Genetic Code UUU UUC UUA UUG CUU CUC CUA CUG AUU AUC AUA AUG GUU
GUC GUA GUG UCU UCC UCA UCG CCU CCC CCA CCG ACU ACC ACA ACG GCU GCC GCA GCG UAU UAC UAA UAG CAU CAC CAA CAG AAU AAC AAA AAG GAU GAC GAA GAG UGU UGC UGA UGG CGU CGC CGA CGG AGU AGC AGA AGG GGU GGC GGA GGG Phe Leu Val Ser Pro Thr Ala Tyr Stop His Gln Asn Lys Asp Glu Cys Arg Ser Gly Stop Trp Ile Met This is the genetic code - look for the amino acids with four or six codons. In some cases this degeneracy requires multiple tRNAs for a single amino acid. However, as seen in the next slide, there is some conservation possible if a single tRNA can recognize two or more codons. This property is called "wobble."

4 The genetic code consists of 64 triplet codons (A, G, C, U) 43 = 64
all codons are used in protein synthesis 61 per i 20 amino acids 3 termination (stop) codons: UAA, UAG, UGA AUG (methionine) is the start codon (also used internally) multiple codons for a single amino acid = degeneracy 5 amino acids are specified by the first two nucleotides only This table lists the important characteristics of the genetic code. There are 64 triplet codons - all used in protein synthesis (this includes the three stop codons). The AUG methionine codon is used for both initiation of protein synthesis and for internal methionines. Methionine and tryptophan are the only amino acids specified by single codons - all the rest have two or more codons, which is called "degeneracy." As seen in the next figure, there are five amino acids that are specified by only the first two nucleotides in the triplet codon because of this degeneracy.

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6 Ogni sequenza si presta ad essere tradotta in tre griglie di lettura differenti, a seconda del punto in cui inizio il processo di decodificazione sulla molecola. In tutti i casi sarà soltanto una delle 3 griglie a dar vita ad una proteina funzionale.

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8 I codoni dell’mRNA non riconoscono direttamente gli amminoacidi,
esistono delle molecole adattatrici.

9 tRNA Assumono una conformazione secondo il modello a trifoglio
Le differenze nelle sequenze nucleotidiche determinano la capacità di legare un amminoacido specifico L’ansa II contiene la sequenza di 3 nucleotidi detta ANTICODONE che si appaia, durante la traduzione al codone dell’mRNA Questo appaiamento è fondamentale per l’inserimento dell’amminoacido corretto,come specificato dalla m-RNA, nella catena polipeptidica in crescita. Methionine U* 9 26 22 23 Pu 16 12 Py 10 25 20:1 G* 17:1 A 20:2 17 13 20 G 50 51 65 64 63 62 52 C 59 y A* T 49 39 41 42 31 29 28 Pu* 43 1 27 U 35 38 36 Py* 34 40 30 47:1 47:15 46 47:16 45 44 47 73 70 71 72 66 67 68 69 3 2 7 6 5 4 A C U Anticodon

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12 20 aminoacidi 48 diversi anticodoni (nei batteri 31 diverse molecole di tRNA) 61 codoni

13 Codon-anticodon interactions
codon-anticodon base-pairing is antiparallel the third position in the codon is frequently degenerate one tRNA can interact with more than one codon (therefore 50 tRNAs) wobble rules C with G or I (inosine) A with U or I G with C or U U with A, G, or I I with C, U, or A 3’ 5’ tRNAmet U A C A U G mRNA 5’ 3’ 3’ 5’ tRNAleu Because codon-anticodon interactions can allow "wobble" pairing at the third position of a codon (the first position of an anticodon), it is possible for a single tRNA to recognize two or three codons. The allowable base pairing interactions are shown in the next slide and are listed above. This is accomplished because G can pair not only with C but also with U, and because of the modified base inosine. Inosine is derived from adenosine by deamination. one tRNAleu can read two of the leucine codons G A U wobble base C U A G mRNA 5’ 3’

14 Wobble (Vacillamento)
Appaiamento sbagliato nella terza posizione del codone

15 Sintesi Proteica

16 Attivazione dell’aminoacido
ATP + Aminoacido = Aminoacido adenilato + 2P Aminoacido adenilato + tRNA = AminoaciltRNA + AMP

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21 Fase d’inizio Il tRNA iniziatore portante la metionina si lega alla subunità minore del ribosoma assieme a dei fattori d’inizio. Si lega l’mRNA, la subunità minore del ribosoma scorre sull’mRNA fino a quando non incontra il codone d’inizio AUG. Si instaura il legame tra l’AUG e l’anticodone del tRNA iniziatore. Si associa la subunità maggiore. Il tRNA iniziatore occupa il sito P, al sito A è presente il secondo codone dell’ mRNA

22 Al sito A si lega il tRNA acilato (portante il secondo aminoacido della catena polipeptidica).
Si forma il legame peptidico tra l’estremità COOH terminale della Metionina e l’estremità NH2 terminale del secondo aminoacido ad opera dell’attività enzimatica della subunità maggiore del ribosoma. L’energia necessaria è data dall’attivazione aminoacidica.

23 Formazione del legame peptidico

24 TRASLOCAZIONE Il tRNA scarico che occupava il sito P occuperà il sito E il tRNA portante il dipeptide che occupava il sito A occuperà il sito P al sito A sarà presente il terzo codone dell’mRNA pronto ad ospitare un nuovo tRNA acilato

25 Allungamento

26 Terminazione Quando al sito A sarà presente uno dei 3 segnali di arresto, si legheranno dei fattori di terminazione e la sintesi sarà bloccata

27 Traduzione - Inizio A E P 5’ 3’ Large subunit mRNA Small subunit fMet
UAC A E Large subunit P GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA 5’ mRNA 3’ Small subunit

28 Traduzione - Allungamento
Phe Leu Met Ser Gly Polypeptide CCA UCU Arg Aminoacyl tRNA A E Ribosome P GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA 5’ mRNA 3’

29 Traduzione - Allungamento
Phe Leu Met Ser Gly Polypeptide Arg CCA UCU Aminoacyl tRNA A E Ribosome P GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA 5’ mRNA 3’

30 Traduzione - Allungamento
Arg UCU Phe Leu Met Ser Gly Polypeptide CCA A E Ribosome P GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA 5’ mRNA 3’

31 Traduzione - Allungamento
Arg UCU Phe Leu Met Ser Gly Polypeptide Aminoacyl tRNA CGA Ala CCA A E Ribosome P GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA 5’ mRNA 3’

32 Traduzione - Allungamento
Arg UCU Phe Leu Met Ser Gly Polypeptide CCA CGA Ala A E Ribosome P GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA-AT GCA...TAAAAAA 5’ mRNA 3’

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34 La struttura primaria delle proteine
Il Genoma cellulare specifica inoltre: La struttura primaria delle proteine Destinazione delle proteine all’interno della cellula Presenza o assenza della proteina in un determinato tipo cellulare o in un determinato momento della vita cellulare La struttura primaria di RNA non tradotti

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36 Protein maturation: modification, secretion, targeting
3. the SRP docks with the SRP receptor on the cytosolic side of the ER membrane and positions the signal peptide for insertion through a pore Translation of a secreted protein 2. the signal recognition particlea (SRP) binds the signal peptideb and halts translation ER lumen c cytosol SRP SRP receptor 5’ AUG The next series of eight slides shows the steps involved in the synthesis of membrane-bound and secreted proteins, and the steps involved in their glycosylation while in transit through the secretory pathway. These membrane-directed proteins are initiated on cytosolic mRNAs. Shortly after initiation, translation is temporarily halted by the SRP in order to allow the nascent protein to get to the ER membrane. Once there, translation is resumed. polysome for secreted protein 1. translation initiates as usual on a cytosolic mRNA athe signal recognition particle (SRP) consists of protein and RNA (7SL RNA); it binds to the signal peptide, to the ribosome, and to the SRP receptor on the ER membrane bthe signal peptide is a polypeptide extension of residues, usually at the N-terminus of a protein, that consists mostly of hydrophobic amino acids cER = endoplasmic reticulum

37 5’ 4. translation resumes and the nascent
polypeptide moves into the ER lumen 5. signal peptidase, which is in the ER lumen, cleaves off the signal peptide ER lumen cytosol Once its job is done, the signal peptide is cleaved from the growing polypeptide chain by signal peptidase. 5’ 7. the ribosomes dock onto the ER membrane; the rough ER is ER studded with polysomes 6. the SRP is released and is recycled

38 5’ UGA 8. translation continues with the nascent
polypeptide emerging into the ER lumen 9. at termination of translation, the completed protein is within the ER and is further processed prior to secretion completed protein is processed and secreted ER lumen cytosol And translation continues until the protein is terminated and released into the lumen of the ER. Secreted proteins are completely released into the ER lumen and are further processed by glycosylation while in transit through the ER and Golgi. They are then packaged into secretory vesicles, which move to the cell surface where they fuse with the plasma membrane, releasing their contents. Integral membrane proteins are only partially released into the lumen of the ER, remaining associated with the ER membrane by one or more transmembrane domains. 5’ UGA

39 Modificazioni post-traduzionali