Traduzione

Che cos’è la traduzione? 
La traduzione è un processo che consiste nel decodificare un messaggio in base nucleotidica in un messaggio su base amminoacidica. Il linguaggio nucleotidico è contenuto nell’mRNA, quello amminoacidico è contenuto nella proteina risultante. La decodifica avviene attraverso una lettura a triplette: il messaggio contenuto nell’mRNA, viene composto tramite l’aggiunta di altri amminoacidi leggendo di tre in tre i nucleotidi. Il primo amminoacido è uguale in tutti i trascritti proteici ed è identificato dalla tripletta AUG che codifica per la metionina  negli eucarioti e formil metionina nei procarioti (questa proteina è quindi presente in tutte le proteine neo-sintetizzate alla loro estremità amminica; quelle mature potrebbero non presentarlo per rimozione). La traduzione avviene attraverso l’azione del ribosoma e del tRNA. Il processo avviene facendo scorrere i ribosomi sull’mRNA in direzione 5’—3’; la proteina quindi viene sintetizzata in direzione ammino terminale (NH2, in prossimità dell’estremo 5’) – carbossi terminale (COOH, in prossimità dell’estremo 3’). L’estremità non coincidono né con il primo né con l’ultimo nucleotide.

RIBOSOMA

I ribosomi sono macchinari necessari perla sintesi proteica e sono delle ribonucleoproteine formate da proteine ribosomiali e RNA ribosomiale (rRNA). Sono formati da una subunità maggiore ed una minore, le quali hanno diversa grandezza e  diverso coefficiente di sedimentazione a seconda che siano di procarioti o di eucarioti.

Il ribosoma procariotico è quindi di 70S, mentre quello eucariotico di 80 S (il totale non è dato dalla somma dei compartimenti). I ribosomi vengono assemblati all’interno del nucleolo dove sono presenti gli RNA ribosomali e le proteine ribosomiali che coadiuvate dai fattori non ribosomiali vanno a costituire il complesso precursore che grazie all’intervento di snoRNP(piccoli RNA nucleolari associati a ribonucleoproteine).

Le due subunità non si associano fino a che la subunità minore si associa all’mRNA. Quando si associano si vengono a  creare 3 siti:

• Sito A: accettore dell’amminoacil tRNA
• Sito P: sito peptidilico, in cui viene accolta lacatena polipeptidica in crescita.
• Sito E: in cui viene accolto il tRNAdopo che l’amminoacido è stato inserito.

AMMINOACIL tRNA

 I tRNA sono costituiti da un’unica catena polinucleotidica (65-80 nucleotidi) che presenta al suo interno diverse regioni complementari che grazie a legami H intra catena sono in grado di formare una struttura a trifoglio, delimitando 3 anse, a singolo filamento. Alcuni tRNA presentano una quarta ansa, detta variabile; tutti presentano l’ansa accettore. Questa struttura a trifoglio va in contro a diverse modificazioni chimiche che gli permettono di ripiegarsi ed assume una struttura ad L, la quale esporrà il sito di legame per l’amminoacido e il sito dell’anticodone, che permetterà all’mRNA di associarsi al tRNA.

Il sito di legame per l’amminoacido presenta una tripletta CCA da cui sporge un’estremità 3’ OH. Questo OH è necessario affinché  avvenga la reazione di esterificazione che serve per legare l’amminoacido: l’enzima amminoacil tRNA sintetasi attraverso l’energia fonitagli dall’idrolisi di una molecola di ATP, è in grado di formare un legame estere tra l’OH al 3’ del sito di legame per l’amminoacido e l’estremità carbossilica (COOH) dell’amminoacido. Per fare ciò viene eliminata una molecola d’acqua.

Per ogni amminoacido essenziale esiste uno specifico tRNA per un totale di 20 quindi. In realtà esistono 32 tRNA e ci sono 3 codoni che vengono definiti codoni di stop della sintesi proteica (UAA,UGA e UAG) per cui non esiste un corrispondente amminoacil tRNA. Il linguaggio codonico è a triplette: le possibili combinazioni sono 64. Ci sono anche degli amminoacidi che possono essere riconosciuti da più di un codone.

MECCANISMO  DELLA TRADUZIONE

Le proteine sono polimeri dati da unioni sequenziali di residui amminoacidici, per cui la traduzione è un evento di polimerizzazione diviso in 3 fasi.

1.Fase di inizio: divisa in due momenti.

– Formazione de complesso di pre-inizio che comporta unione dell’mRNA  con la subunità minore e l’ingresso dell’amminoacil tRNA iniziatore.

– Formazione del complesso vero e proprio di inizio: associazione della subunità maggiore.

2. Allungamento: ingresso del secondo amminoacil tRNA,formazione del legame peptidico e scorrimento nel secondo sito per l’introduzione di un nuovo amminoacido.

3.Terminazione: all’interno del ribosoma si posizione il codone di stop per il quale non c’è alcun amminoacil tRNA carico. Avviene la dissociazione dell’intero complesso e il rilascio della proteina sintetizzata dall’mRNA e delle subunità del ribosoma.

FASE DI INIZIO

La fase di inizio varia tra procarioti ed eucarioti:

Nei procarioti l’AUG di inizio è sempre preceduto da una sequenza AGGAGG riconosciuta come la sequenza di Shine Delgarno. Se ho un AUG non preceduto da questa sequenza, questo codone di inizio non viene riconosciuto come tale. Questa sequenza è complementare una regione della sequenza dell’rRNA ribosomale presente nella subunità piccola del ribosoma dei procarioti.  Oltre a questa sequenza sono necessari anche dei fattori di inizio traduzione IF1, IF2 e IF3 che servono per posizionare nel modo corretto i componenti che effettueranno il processo. Dopo che il tRNA con il primo amminoacido si è posizionato, viene inserita la subunità maggiore e questi fattori di traduzione vengono rilasciati.

Negli eucarioti invece deve essere riconosciuta una sequenza AUG corretta che è solitamente inserita in una sequenza consensus nota come sequenza di  KOZAK. Anche in questo caso intervengono dei fattori di inizio traduzione eIF che permettono il corretto posizionamento degli elementi coinvolti. L’interazione,mediata da specifici fattori proteici, tra il CAP in 5’ e la coda poli(A) di un mRNA influenza l’efficienza della traduzione.

ALLUNGAMENTO

Prevede 3 step. All’inizio di questa fase abbiamo il sito E vuoto, il sito P occupato dalla metionina e il sito A vuoto.

Il primo step prevede l’entrata di un nuovo aminoacil tRNA nel sito A.

Il secondo step prevede la formazione del legame peptidico con spostamento dell’aminoacido legato al tRNA presente nel sito P sull’amminoacido legato sul tRNA presente sul sito A. Avremo a questo punto nel sito A un tRNA con  2 amminoacidi e il sito P scarico.

Terzo step: avviene la traslocazione, ossia il tRNA con due amminoacidi si sposta nel sito P, mentre il il tRNA che era nel sito P che era scarico si sposta sul sito E. Sul sito A libero entra un nuovo amminoacido.

TERMINAZIONE

I cicli vengono ripetuti fino a quando all’interno del sito A verrà posizionato uno dei tre codoni di stop; nel sito P avremo il tRNA con la catena peptidica sintetizzata, nel sito E l’ultimo tRNA scarico e ne sito A il codone di stop (UAA,UAG,UGA).