L’mRNA ED IL CODICE GENETICO
LA SEQ. NUCLEOTIDICA DI UN GENE, PER MEZZO DELL’mRNA, E’ TRADOTTANELLA SEQ. AMINOACIDICA DI UN PEPTIDE SEGUENDO REGOLE NOTE COMECODICE GENETICO.
LA SUCCESSIONE CONSECUTIVA DI 3 rNTP DELL’mRNA COST ITUISCE UN CODONE.
CIASCUN CODONE SPECIFICA UN aa. OD UN SEGNALE DI ST OP AL PROCES=SO DI TRADUZIONE.
DATO CHE L’RNA HA 4 TIPI DI rNTP (A;G;C;U), SI POSS ONO FORMARE 4*4*4=64DIVERSI TIPI DI CODONI; CONSIDERANDO CHE TRE DI QUESTI (UAA; UAG ; UGA)NON SPECIFICANO PER ALCUN aa., DATO CHE RAPPRESENTA NO SEGNALI DISTOP, NE RIMANGONO 61 MA GLI aa. IN NATURA SONO SOLO 20: SI DEDUCECHE IL CODICE E’ RIDONDANTE, CIOE’ UN aa. PUO’ ESSERE RICHIAMATO DAPIU’ DI UN CODONE!
IL CODICE E’ QUASI UNIVERSALE .
IL CODICE NON HA SEGNI DI INTERPUNZIONE, OVVERO E’ LETTO DI CONTINUO .
IL “FRAME” DI LETTURA
I CODONI
L’mRNA ED IL CODICE GENETICO (continua)
OGNI SEQUENZA SI PRESTA AD ESSERE TRADOTTA IN TRE GRIGLIE DI LETTURA DIFFERENTI, A SECONDA DEL PUNTO IN CUI INIZIA IL PROCESSO DI DECODIFICAZIONE SULLA MOLECOLA.IN TUTTI I CASI SARÀ SOLTANTO UNA DELLE 3 GRIGLIE A DAR VITA AD UNA PROTEINA FUNZIONALE.
CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHEDEGLI aa.
S E C O N D B A S E
A
GGUGGCGGAGGG
Gly*
AGUAGCAGAAGG
Arg
G
CGUCGCCGACGG
Arg
GUGUUGCUGAUGG
C
GAUGACGAAGAG
AAUAACAAAAAG
Glu
CAUCACCAACAG
AUAUUACUAAUAG
Stop
Tyr
GUUGUCGUAGUG
Val
AUUAUCAUAAUG start
Ile
CUUCUCCUACUG
Leu
UUUUUUCUUAUUG
Leu
Phe
Met/
GCUGCCGCAGCG
Ala
ACUACCACAACG
Thr
CCUCCCCCACCG
Pro
CUCUUCCUCAUCG
Ser
UCAG
U
UCAG
UCAG
UCAG
Gln†
His
Trp
Cys THIRD
BASE
FIRST
BASE
Asp
Lys
Asn†
Stop
Ser
Neutri idrofobiciNeutri e polariBasiciAcidi
†Have aminegroups
*Listed as non-polar bysome texts
L’mRNA ED IL CODICE GENETICO (continua)
DEGENERAZIONE DEL CODICE
I CODONI CHE RAPPRESENTANO LO STESSO A.A., O A.A. CORRELATI, HANNO SEQUENZE SIMILI.
SPESSO LA BASE CHE OCCUPA LA TERZA POSIZIONE DEL CODONE NON E’ SIGNIFICATIVA, COME DIMOSTRA IL FATTO CHE NEI GRUPPI DI 4 CODONI CHE RAPPRESENTANO LO STESSO A.A., SOLO LA TERZA BASE E’ DIFFERENTE.
“VACILLAMENTO” (wobble) DELLA TERZA BASE:
Il codice genetico si definisce degenerato in quanto più codoni possono codificare per uno stesso aminoacido. Le triplette che codificano lo stesso aminoacido presentano solitamente le prime due posi zioni conservate, mentre la terza varia.
Sono solo due gli amminoacidi codificati da un unico codone. Sono la metionina, codificata da AUG che è anche il codone di avvio, ed il triptofano, codificato da UGG.
variazioni al codice genetico standard:
•Mitocondri
•Protozoi ciliati (UAG e, spesso, UAA codificano la glutammina e UGA codifica la cisteina).
•Batteri ed Archeobatteri (i segnali di arresto codificano invece amminoacidi non comuni:
UGA codifica la selenocisteina e UAG la pirrolisina)
LE PORZIONI PIU’ IMPORTANTI DELLAMOLECOLA DI tRNA SONO:
• ANTICODONE : SEQUENZA DI TRENUCLEOTIDI COMPLEMENTARI AL CODONE E CHE SPECIFICANO L’aa. CHE DEVE ESSERE TRASPORTATO;
• SITO DI ATTACCO DELL’aa . SPECIFICATO : SEQUENZA 5’-CCA-3’, UGUALE IN TUTTI I tRNA.
Ansa TψC: interagisce con l’rRNA 5S per ancorare il tRNA alla subunità maggiore del ribosoma.Braccio variabile : mantiene i tRNA di uguale lunghezzaAnsa D : contiene diidrouridina
La terza base dell’anticodone è definita vacillante (wobble ). Essendo posizionata su un ansa si appaia in maniera non corretta con la terza base del codone.La terza base del codone non diventa discriminante se le prime 2 sono C o G (3 legami ad idrogeno stabilizzano con forza il legame codone – anticodone)
Una tRNA sintetasi per ogni aminoacido
31 molecole di tRNA nei procarioti48 molecole di tRNA negli eucarioti
Procarioti: 20 aa al secondo
Eucarioti: 2 aa al secondo
L’attività catalitica peptidil-transferasica è contenuta nella subunità maggiore del ribosoma (rRNA 23S)
I fattori di rilascio si legano a qualunque ribosoma col segnale di stop nel sito A, forzando la peptidil transferasi a ad aggiungere una molecola di acqua invece di un aminoacido al peptidil tRNA. Questo libera l’estremità carbossilica della catena polipepptidica.
Vi sono due classi di fattori di rilascio. I fattori di classe I riconoscono i segnali di stop e innescano l’idrolisi della catena polipeptidica. I fattori di classe II (regolati da GTP) stimolano la dissociazione dei fattori di classe I dal ribosoma.
I fattori di rilascio di classe I simulano un tRNA dal punto di vista strutturale possedendo un peptide anticodone (SPF) che riconosce il segnale di stop ed un motivo GGQ, vicino al sito peptidiltransferasico che stimola l’idrolisi del peptide.
AE
Large subunit
P
Small subunit
TRADUZIONE - INIZIO
fMet
UACGAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA- AT GCA...TAAAAAA5’mRNA
3’
AE
Ribosome P UCU
Arg
Aminoacyl tRNA
PheLeu
Met
SerGly
Polypeptide
CCA
TRADUZIONE - ALLUNGAMENTO
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA- AT GCA...TAAAAAA5’mRNA
3’
AE
Ribosome P
PheLeu
Met
SerGly
Polypeptide
Arg
Aminoacyl tRNA
UCUCCAGAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA- AT GCA...TAAAAAA5’mRNA
3’
TRADUZIONE - ALLUNGAMENTO
AE
Ribosome P
CCA
Arg
UCU
PheLeu
Met
SerGly
Polypeptide
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA- AT GCA...TAAAAAA5’mRNA
3’
TRADUZIONE - ALLUNGAMENTO
AE
Ribosome P
Aminoacyl tRNA
CGA
Ala
CCA
Arg
UCU
PheLeu
Met
SerGly
Polypeptide
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA- AT GCA...TAAAAAA5’mRNA
3’
TRADUZIONE - ALLUNGAMENTO
AE
Ribosome PCCA
Arg
UCU
PheLeu
Met
SerGly
Polypeptide
CGA
Ala
GAG...CU-AUG--UUC--CUU--AGU--GGU--AGA--GCU--GUA--UGA- AT GCA...TAAAAAA5’mRNA
3’
TRADUZIONE - ALLUNGAMENTO
Inhibitor Effect
Chloramphenicol inhibits prokaryotic peptidyl transferase
Streptomycin inhibits prokaryotic initiation, also induces mRNA misreading(Neomycin)
Tetracycline inhibits prok. aminoacyl-tRNA binding to the ribosome small subunit
Erythromycin inhibits prokaryotic translocation through the ribosome large subunit
Fusidic acid similar to erythromycin only by preventing EF-G from dissociating from the large subunit
Puromycin resembles aa-tRNA, interferes with peptide transfer resulting in premature termination in prok and euk
Diptheria toxin catalyzes ADP-ribosylation of and inactivation of eEF-2
Ricin found in castor beans, catalyzes cleavage of the euk. 28S rRNA
Cycloheximide inhibits eukaryotic peptidyltransferase
Initiation Factors Activity
prokaryotes eukaryotes
IF3 eIF-1 Fidelity of AUG codon recognition
IF1 eIF-1A Facilitate Met-tRNAiMet binding to small subunit
eIF-2 Ternary complex formation
eIF-2B (GEF) GTP/GDP exchange during eIF-2 recycling
eIF-3 (12 subunits) Ribosome antiassociation, binding to 40S
eIF-4F (4E, 4A, 4G) mRNA binding to 40S, RNA helicase activity
eIF-4A ATPase-dependent RNA helicase
eIF-4E 5' cap recognition
eIF-4G Scaffold for of eIF-4E and -4A
eIF-4B Stimulates helicase, binds with eIF-4F
eIF-4H Similar to eIF4B
eIF-5 Release of eIF-2 and eIF-3, GTPase
IF2 eIF5B Subunit joining
eIF-6 Ribosome subunit antiassociation
L’interazione tra la polyA-binding protein e i fattori di inizio mantien e l’mRNA in unaconformazione circolare che aumenta l’efficienza della traduzione.
Il cap viene riconosciuto dalla sub minore e viene legato eIF4E e eIF4G (che lega anche la coda di polyA). La sub minore si muove in direzione 5’-3’cercando il primo AUG. Questo movimento èfavorito da altri fattori di inizio con attività elicasica (eIF4F). Identificazione della sequenza di Kozak.
Lewin, IL GENE VIII, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2006
La sequenza consenso di
Kozak
E1 (enzima di attivazione dell’ubiquitina): utilizza l’energia di un ATP per legarsi all’ubiquitina con un legame tioestere.
E2 (enzima di coniugazione dell’ubiquitina): è indispensabile per il riconoscimento della proteina da degradare.
E3 (ubiquitina-proteina ligasi): trasferisce l’ubiquitina da E2 alla proteina da degradare. Si forma così un legame ammidico tra l’ubiquitina e una lisina della proteina da degradare.
Il processo di ubiquitinazione deve compiersi più volte prima che la proteina venga eliminata dal proteasoma (catena dipoliubiquitina).
La proteina viene degradata con consumo energetico, in pezzi lunghi da 3 a 23 amminoacidi, nella parte centrale (20 S) del proteasomae le molecole di ubiquitina riciclate.
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