06 traduzione

Capitolo 6
Espressione genica:
la traduzione
Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A
http://www.guidobarbujani.it/progetti/genetica/Guido/index.php?
lng=it&p=4
http://www.guidobarbujani.it/index.php/1-genetica

Domande 6
• Com’è fatta una proteina?
• Che rapporto c’è fra la sequenza di nucleotidi nel DNA e quella
degli amminoacidi nella proteina?
• Quali sono i ruoli dei vari RNA nella sintesi proteica?
• Quali sequenze segnalano l’inizio e la fine della traduzione?

Figura 6.1

Figura 6.2
Peter J Russell, Genetica © 2010
Pearson Italia S.p.A
Gli amminoacidi

Figura 6.3
Formazione del legame peptidico

Nirenberg e Matthaei, 1961:
omopolimeri in sistema cell-free
RNA sintetici ottenuti grazie alla polinucleotide fosfatasi.
Polinucleotide aa osservati nel peptide
UUU solo Phe
CCC solo Pro
AAA solo Lys
GGG solo Gly

Khorana, 1962: miniRNA in
sistema cell-free
(copolimeri statistici)
Frequenze nell’RNA ottenuto a partire da ¾ U e ¼ G e nei
polipeptidi:
Attese Osservate
P(UUU) = ¾ x ¾ x ¾ = 27/64 Phe = 1.00
P(UUG) = ¾ x ¾ x ¼ = 9/64 Leu = 0.32
P(UGU) = ¾ x ¼ x ¾ = 9/64 Cys = 0.31
P(GUU) = ¼ x ¾ x ¾ = 9/64 Val = 0.37
P(UGG) = ¾ x ¼ x ¼ = 3/64 Trp = 0.12
P(GUG) = ¼ x ¾ x ¼ = 3/64 Gly = 0.14
P(GGU) = ¼ x ¼ x ¾ = 3/64
P(GGG) = ¼ x ¼ x ¼ = 1/64

Khorana: miniRNA in sistema cell-free
Attese Osservate
P(UUU) = ¾ x ¾ x ¾ = 27/64 Phe = 1.00
P(UUG) = ¾ x ¾ x ¼ = 9/64 Leu = 0.32
P(UGU) = ¾ x ¼ x ¾ = 9/64 Cys = 0.31
P(GUU) = ¼ x ¾ x ¾ = 9/64 Val = 0.37
P(UGG) = ¾ x ¼ x ¼ = 3/64 Trp = 0.12
P(GUG) = ¼ x ¾ x ¼ = 3/64 Gly = 0.14
P(GGU) = ¼ x ¼ x ¾ = 3/64
P(GGG) = ¼ x ¼ x ¼ = 1/64

Nirenberg & Leder, 1964: tRNA
legati ai ribosomi

Figura 6.7
Il codice genetico

Il codice genetico:
1. È a triplette;
2. È continuo (nessun nucleotide viene saltato);
3. Non ha sovrapposizioni (eccezioni: alcuni procarioti);
4. È universale (eccezioni: mitocondri, Tetrahymena);
5. È degenerato (tranne che per met e trp);
6. Ha segnali di inizio (AUG) e fine (UAA, UAG, UGA).
Qual è il vantaggio di un codice degenerato?

The genetic code is shown in the circular form, with known alternative meanings indicated outside the circle.
Differences with the standard genetic code are shown as follows: red for mitochondrial, blue for ciliate
nuclear code, and orange for the ambiguous yeast nuclear code
Qualche eccezione:

Alternate start codons are still translated as Met when they are at the start
of a protein (even if the codon encodes a different amino acid otherwise).
This is because a separate transfer RNA (tRNA) is used for initiation
In prokaryotes the use of GUG and UUG as initiators in addition to AUG is
known to be quite widespread; for example, an analysis of the E. coli
genome revealed that 14% of the genes use GUG for translation initiation,
and 3% utilize UUG.

Figura 6.5

Figura 6.6

Wobbling o vacillamento in terza base
Qual è il vantaggio di un codice vacillante?

Figura 6.9
Basi modificate:
Ψ = pseudouridina
D = diidrouridina
Gme = metilguanosina
Gme2 = dimetilguanosina
I = inosina
Ime = metilinosina
T = ribotimidina

Figura 6.10
tRNA carico e
scarico.
L’amminoacido
viene legato al tRNA
dall’amminoacil
tRNA sintetasi

Figura 6.11

Schema della traduzione: procarioti
1. Inizio:
Legame fra fattori d’inizio (enzimi) e subunità 30S del ribosoma
Legame fra la seq. di Shine-Dalgarno e l’rRNA 30S (complesso d’inizio 30S)
Legame fra AUG e fMet-tRNA
Legame con la subunità 50S del ribosoma (complesso d’inizio 70S)
2. Allungamento:
Legame fra amminoacil-tRNA e ribosoma
Formazione del legame peptidico
Scorrimento (traslocazione) del ribosoma lungo l’mRNA
3. Terminazione:
Incontro col codone di stop
Legame fra fattore di rilascio e codone di stop
Rilascio del polipeptide, separazione delle subunità ribosomali

Figura 6.12

Figura 6.15
Traduzione: inizio

Nei procarioti, la fMet porta un gruppo formilico (CHO)
legato al gruppo amminico
Nei tRNA carichi, l’amminoacido è legato al gruppo carbossilico, e
quindi per un legame peptidico dispone solo del gruppo amminico

Perciò, la catena peptidica si può estendere
solo all’estremità carbossi-terminale
NH2

Figura 6.13

Figura 6.14

Figura 6.16

Negli Eucarioti è un po’ lo stesso, però un po’ no
1. L’AUG dell’mRNA non viene riconosciuto da una fMet, ma da una Met
2. Non c’è la sequenza di Shine-Dalgarno
3. Intervengono invece fattori di inizio eucarioti (eIF), cioè proteine
4. Una di loro, Cap binding protein (CBP) si lega al cap e localizza l’AUG iniziale
5. Anche la coda di poliA del messaggero svolge un ruolo, stimolando la traduzione

Figura 6.19

Traduzione:
terminazione
Il fattore di
rilascio, RF

Figura 6.20
Traduzione: terminazione

Figura 6.21
Trasporto delle proteine al reticolo endoplasmatico

Quanti peptidi produce una molecola di mRNA?

Riassunto 06
• Chiamiamo codice genetico l’insieme delle triplette di nucleotidi
(codoni), ciascuna delle quali designa un amminoacido nella catena
polipeptidica
• Il codice genetico è (1) universale, (2) continuo e (3) degenerato, cioè
per un amminoacido possono esistere più triplette
• Il messaggero viene tradotto in un peptide nei ribosomi
• Il tRNA presenta al ribosoma gli amminoacidi
• La sequenza polipeptidica viene determinata dal legame fra il codone e
l’anticodone complementare del tRNA
• Il codone di inizio traduzione è AUG, che codifica per Met; questa
metionina può restare nel peptide, o essere eliminata
• Ci sono differenze fra Procarioti e Eucarioti nei meccanismi di inizio
della traduzione
• La catena polipeptidica si estende sempre in direzione C-terminale
• La traduzione termina quando sull’mRNA si incontra un codone di stop
(UAG, UAA o UGA)

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