Biologia molecolare

1. Gli acidi nucleici
 Gli acidi nucleici sono macromolecole polimeriche
composti da unità chiamate nucleotidi che, a loro
volta, sono costituiti da una base azotata, da un
pentoso e da un gruppo fosfato. Oltre ad essere
costituenti del DNA e dell'RNA i nucleotidi sono
composti ricchi di energia e li troviamo anche come
trasduttori secondari di segnali chimici portati da
alcuni ormoni e come componenti della struttura di
importanti coenzimi.

2. Le basi azotate
 Le basi azotate contenute nel DNA sono rappresentate da due
purine, adenina (A) e guanina (G) e da due pirimidine, timina
(T) e citosina (C). Nell'RNA la timina è sostituita da una base
analoga, l'uracile.
 (osservare la numerazione degli atomi negli anelli. Saranno
importanti perchè nei nucleotidi le purine formano un legame
con l'atomo di carbonio 1 del pentoso con l'N in posizione 9 e
le pirimidine con l'N in posizione 1.)

3. Gli zuccheri (pentosi)
 pentosi dei nucleotidi sono il deossiribosio nel DNA e
il ribosio nell'RNA:

4. Nucleosidi e nucleotidi
 Le basi azotate si legano all'atomo di carbonio in 1' con un legame N- ß-glicosilico
(condensazione con perdita di acqua). Come detto le purine lo fanno con l'N in 9' mentre
 le pirimidine con l'N in 1'. Questo legame determina la formazione dei nucleosidi che
prendono il nome di adenosina, guanosina, timidina, citidina e uridina
Un nucleotide è un nucleoside in cui il C in 5' del pentoso lega con legame estere, un
gruppo fosfato (nucleotide monofosfato). Questa è la struttura finale dei nucleotidi
presenti nel DNA e nell'RNA. Nella figura sotto è rappresentata, come esempio,
l'adenosina 5' monofosfato.

5. Legami tra nucleotidi (in un’elica)
 I nucleotidi del DNA e dell'RNA sono uniti tra loro mediante legami covalenti fosfodiesterici in cui il gruppo
ossidrile di un fosfato in 5' di un nucleotide è unito al gruppo ossidrile della base successiva. L'alternanza dei
residui fosfato e dei pentosi formano lo scheletro degli acidi nucleici.
La catena di un acido nucleico ha una polarità che ne
determina il senso di crescita.
Questa è sempre in direzione 5’P 3’OH.
Come si vede all'estremità superiore c'è un gruppo
5'P libero, mentre all'estremità inferiore c'è una
estremità 3'OH libera.
La crescita (sintesi) della catena procede quindi
con aggiunte sul 3'OH di un nuovo nucleotide legandolo col
fosfato in posizione 5'.
E’ interessante notare che lo scheletro zucchero-fosfato
è idrofilo e può fare molti legami H con l’acqua,
Le basi azotate sono idrofobiche e si disporranno
in modo da evitare il contatto con l'acqua.
Gli anelli eterociclici tenderanno a disporsi in pile
in cui le basi risultano su piani paralleli, l'una sopra all'altra.

6. Appaiamento rigido tra le basi idrofobe
 La doppia elica è possibile solo per interazioni ad idrogeno tra coppie di basi specifiche in
modo esclusivo. Come dimostrato da Watson e Crick i legami idrogeno tra le basi
sono possibili esclusivamente tra adenina e timina (2 legami) e tra guanina
e citosina (3 legami).

7. La doppia elica
 Il DNA è formato, nel suo scheletro esterno, da due catene idrofile costituite dall'alternanza di
deossiribosio e fosfato che "proteggono", avvolgendole, le basi azotate, a loro volta legate al
deossiribosio in C 1'. Le eliche si avvolgono attorno ad un ipotetico asse centrale (vedi figura a
lato) in senso destrorso e all'interno le basi azotate, idrofobe, formano, con i loro anelli
rigidamente planari, pile parallele in ogni elica che si legano con legami idrogeno alle basi
complementari dell'altra elica.
 La composizione in basi del DNA varia da specie a specie ma non in tessuti diversi della stessa
specie e non si modifica con l'età. In tutte le specie, ovviamente, il numero delle adenina è
uguale a quello delle timina così come quello delle citosina è uguale a quello delle guanina. Le
eliche sono complementari l'una all'altra.
 Si dice perciò che esse sono antiparallele ed il senso è chiaro se si considera che la
complementarietà comporta che se un elica inizia con una terminazione 5'P, l'altra inizia con
una terminazione 3'OH e viceversa. Lo stesso vale per il fine elica.
 In conclusione un elica, in base ai legami fosfodiesterici, scorre in direzione 5'→ 3'
e l'altra in direzione 3'→ 5'.
Come nella figura successiva:

8. La doppia elica
 La macromolecola del DNA è un lunghissimo filamento di
deossiribonucletidi in cui le basi azotate portano l'informazione
genetica mentre lo scheletro esterno di deossiribosio e fosfato ne
costituiscono la "struttura portante".
 Essa è costituita da una doppia elica con un preciso appaiamento
di basi complementari che fungono da stampo nel processo di
duplicazione operato dalle DNA polimerasi.
 Questi enzimi sono in grado di duplicare un'intera molecola con
una frequenza di errori inferiore ad 1 nucleotide su 100 milioni.
 Si chiama gene una sequenza di basi (un tratto di DNA) che
contiene l'informazione per un determinato "carattere" (in realtà
è una catena polipeptidica).
 Solo in alcuni virus i geni possono essere contenuti nella
molecola di RNA che quindi è il loro materiale genetico.

9. I Cromosomi e il DNA

10. Geni e cromosomi
 Le molecole di DNA, le più grandi macromolecole
cellulari (una sola molecola può essere 5000 volte
superiore al diametro della cellula che la contiene)
sono organizzate in strutture chiamate cromosomi,
contenuti e racchiuse nel nucleo delle cellule
eucariotiche. Nelle cellule batteriche, l'unico
cromosoma è sparso nel citoplasma. I batteri
contengono anche una o molte molecole di DNA
circolare extra-cromosomico chiamate plasmidi,
con caratteristiche duplicative autonome. L'insieme
di tutto il DNA di una cellula si chiama genoma.
 I cromosomi degli eucarioti sono molto più
complessi e contengono anche brevi sequenze (10
coppie di basi) ripetute milioni di volte chiamate
sequenze altamente ripetitive detto anche DNA
a sequenze semplici. Questo DNA, chiamato DNA
satellite, è associato, negli eucarioti a due
importanti strutture: il centromero e i telomeri.
Vi sono poi sequenze più lunghe (un centinaio di
basi) ripetute migliaia di volte chiamate sequenze
moderatamente ripetitive. Questi frammenti di
DNA potrebbero rappresentare la traccia di vie
evoluzionistiche abbandonate ed è quasi certo che,
almeno in parte, siano un DNA di scarto.
 Mentre nella maggioranza dei cromosomi batterici i
geni hanno una perfetta colinearità tra sequenze
nucleotidiche e sequenze aminoacidiche, negli
eucarioti le sequenze nucleotidiche codificanti,
esoni, sono intercalate da sequenze non traducibili,
gli introni.

11. Geni e cromosomi
 Come detto la molecola del DNA è enormemente più lunga rispetto alle dimensioni della cellula che la
contiene per cui può trovare il suo spazio solo se viene compattato in una caratteristica complessità
strutturale chiamata superavvolgimento. Il DNA superavvolto ha una ovvia tensione strutturale a
causa dei ripiegamenti della molecola. Quando questi ripiegamenti non vi sono si dice che il DNA è in
uno stato rilassato. Durante la duplicazione o la trascrizione del DNA esso dovrà trovarsi in uno
stato di parziale rilassamento. Vi sono alcuni enzimi, le topoisomerasi, che si occupano di variare il
grado di avvolgimento del DNA regolando i processi di impacchettamento o di rilassamento.
 La cromatina è costituita, nella sua complessità, da parti pressoché uguali di DNA e proteine oltre
che da una piccola quantità di RNA. Il DNA, in particolare, si condensa e si ordina interagendo con un
gruppo di proteine basiche chiamate istoni in unità strutturali chiamate nucleosomi. Le proteine
non istoniche regolano l'espressione genica.

12. Flusso dell’informazione genetica
 Il dogma centrale della biologia definisce ed evidenzia i processi fondamentali tramite i quali
l'informazione genetica, contenuta nel nucleo nella molecola di DNA, capace di autoreplicazione, si
trasferisce al citoplasma. I geni del DNA vengono, nel nucleo, trascritti in una molecola
di RNA messaggero, che, passando attraverso i pori della membrana nucleare, va nel citoplasma
dove, a livello dei ribosomi, viene operata, tramite il codice genetico, la traduzione dal linguaggio
dei nucleotidi a quello degli aminoacidi. Le proteine così sintetizzate sono i prodotti biologici, sui
quali viene trasferita l'informazione genetica che così si rende "visibile" nella loro funzionalità.
 Perché l'informazione possa essere trasmessa alla generazione successiva. il DNA viene ricopiato con
elevatissima precisione eliminando eventuali errori attraverso un efficace meccanismo di riparo.

13. La duplicazione (replicazione)del DNA
 Una peculiarità della duplicazione della molecola del DNA è che essa è semiconservativa come fu
dimostrato da Meselson e Sthal nel 1957. Coltivando per molto tempo cellule in un terreno contenente
solo azoto pesante (15N) [figura a sinistra] e centrifugandone il DNA in un gradiente di densità di CsCl,
osservarono un'unica banda (in alto) corrispondente all'azoto pesante. Le cellule furono poi trasferite
in un terreno contenente solo azoto leggero (14N). Dopo la replicazione misurarono la densità del DNA
trovando una banda di sedimentazione ad un livello più alto (meno denso), risultato interpretato con
la formazione di un ibrido (14N/15N). Continuando la replicazione per una generazione si producevano
due DNA ibridi e due DNA leggeri.
 La sintesi del DNA inizia in un punto in cui la molecola viene preventivamente srotolata chiamato
origine. Si forma così un'ansa di replicazione alla cui estremità troviamo le "forcelle di replicazione" e
la sintesi può proseguire sia in una che in due direzione. Nel DNA batterico, circolare, le forcelle si
incontrano in un punto della circonferenza opposto all'origine.
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14. Sintesi del DNA
 La sintesi del DNA è catalizzata da un gruppo di enzimi chiamati DNA polimerasi che possono
sintetizzare solo se il punto d'allungamento è dato da una terminazione 3'OH libera con direzione di
crescita è 5'→ 3'. Poiché le eliche sono antiparallele, ne consegue che un'elica, chiamata catena
leader, o stampo, viene letta e copiata nella direzione di avanzamento della forcella e procede in
modo continuo e veloce. L'altra elica dovrà essere sintetizzata con ritardo e in modo discontinuo
dovendo attendere lo srotolamento dell'elica veloce. Okazaki, biologo giapponese, scoprì che la catena
discontinua viene sintetizzata, con frammenti, in direzione opposta all'avanzamento della forcella.
 E' da tenere presente che ogni frammento di Okazaki termina con un'estremità 3'OH libera.
 La duplicazione del DNA richiede numerosi enzimi e fattori proteici:
La separazione delle eliche viene assicurata da particolari enzimi, elicasi, che si muovono lungo il DNA e per
tenere separate le eliche consumano ATP. La separazione provoca tensioni topologiche che vengono rimosse
dalle topoisomerasi. Il primer di RNA viene sintetizzato dalle primasi e poi rimossi e sostituiti da una
nuova DNA polimerasi. Le DNA ligasi riparano eventuali buchi nei legami fosfodiesterici.

15. Sintesi del DNA
 Le DNA polimerasi catalizzano la reazione di addizione di un
nucleotide ad una sequenza primer e necessita di uno stampo.
 le DNA polimerasi necessitano di uno stampo rappresentato dall'elica
antiparallela per il corretto appaiamento delle basi e di un primer, molecola di
innesco che fornisca una estremità 3'OH libera. Le DNA polimerasi possono
aggiungere nucleotidi ad una catena preesistente, ma non cominciare una
catena ex-novo. Spesso, l'innesco è un oligonucleotide di RNA potendo la RNA
polimerasi cominciare a sintetizzare una catena ex-novo. In seguito questo
breve tratto di RNA sarà rimosso da una RNAasi e sostituito da DNA.
 E' rilevante osservare che tutte le DNA polimerasi hanno anche
un'attività 3'→ 5' nucleasica capace di rimuovere eventuali appaiamenti
sbagliati. Questa attività, chiamata proofreading, lettura delle bozze, rende
molto precisa ed accurata la replicazione aumentata anche da altri sistemi
enzimatici di riparo.

16. Sintesi del DNA
 Torna alla descrizione.

17. Sintesi del DNA (riassunto appossimato)

18. Flusso dell’informazione genetica
 Descriviamo adesso il flusso dell'informazione genetica che dai
geni contenuti nel DNA porta alla loro espressione "visibile", il
fenotipo, rappresentato a livello molecolare dalle catene polipeptidiche.
Come vedremo, tutti i geni attivi vengono dapprima trascritti da un
enzima specifico, l'RNA polimerasi, in RNA messaggero che sono
molecole capaci di passare attraverso i pori delle membrane nucleari e
portare l'informazione contenuta nel DNA alle macchine molecolari
sede della sintesi proteica: i ribosomi. In pratica il linguaggio dei
nucleotidi viene tradotto, a livello dei ribosomi, nel linguaggio degli
aminoacidi. Questa traduzione viene eseguita seguendo un
"dizionario" che è il codice genetico.
 Cominciamo a parlare dell’RNA ……

19. Gli RNA
 A parte alcuni RNA con funzioni catalitiche o regolatorie,
nella cellula vi sono 3 tipi di RNA che partecipano al
flusso dell'informazione genetica:
 L'RNA messaggero (mRNA) è il prodotto della
trascrizione di un gene del DNA ed uscendo dal nucleo
porta ai ribosomi la sequenza dei nucleotidi che sarà
tradotta in sequenza aminoacidica.
 L'RNA transfer (tRNA) "legge" le triplette del mRNA
(codoni) (tramite una tripletta complementare chiamata
anticodone) e trasferisce il corrispondente aminoacido
alla sequenza polipeptidica in crescita.
 L'RNA ribosomiale (rRNA) che associato a proteine
forma i ribosomi, gli organuli sede della sintesi proteica.

20. Gli RNA
 Le RNA polimerasi presenti nelle cellule degli eucarioti sono 3: la RNA
polimerasi I, la II e la III. Solo la polimerasi II presiede alla trascrizione
dell'RNA messaggero mentre la polimerasi I trascrive i precursori dell'RNA
ribosomiale e la polimerasi III presiedono alla sintesi dell' RNA transfer.
 La polimerasi II è un grosso enzima composto di 12 subunità e che
richiede molte altre proteine, i fattori di trascrizione, per formare il
complesso attivo. Rispetto alla DNA polimerasi, la RNA polimerasi
contiene una subunità, la σ (sigma), che riconosce le sequenze del sito di
inizio sintesi sul DNA, chiamato promotore e quindi non necessita di un
innesco. Essa è in grado di cominciare una catena ex-novo. Una delle
differenze più macroscopiche tra la replicazione e la trascrizione consiste
nel fatto che nella trascrizione dell'RNA viene copiata una sola elica ed un
solo piccolo tratto di essa, cioè un gene.
 Passiamo ora alla trascrizione che è la copia di un gene in una
molecola di RNA messaggero. Questa “piccola” molecola passa dai
pori della membrana nucleare per legarsi alla subunità minore dei ribosomi
per essere “letta” dagli RNA transfer che legano uno specifico aminoacido.

21. La trascrizione
 L'azione della RNA polimerasi è quella di aggiungere unità ribonucleotidiche al
terminale 3'OH libero. Essa sintetizza in direzione 5'→3' avendo come stampo l'elica del
DNA in direzione 3'→ 5'e quindi l'RNA messaggero che ne risulta sarà copia dell'elica
non stampo che è la catena codificante. (vedi figura). In pratica l'RNA messaggero
sarà una copia dell'elica 5'→3' con, l'uracile al posto della timina e il ribosio al posto del
deossiribosio.
 Per permettere la trascrizione, la doppia elica
deve srotolarsi e aprirsi temporaneamente
formando così una "bolla di trascrizione"
che in figura scorre verso destra provocando lo
srotolamento di altri tratti di DNA, mentre
quello trascritto, a sinistra, si riavvolge.
La sintesi di RNA procede fino ad un punto
in cui la RNA polimerasi incontra sequenze
sul DNA che favoriscono la sua dissociazione
e la fine della sintesi. (sequenze non senso)
Il gene è stato completamente trascritto.

22. Modificazioni post-trascrizionali
 L'RNA messaggero che viene prodotto alla fine della trascrizione si chiama
trascritto primario, ma in tutte le cellule eucariote questo RNA neosintetizzato
subisce delle modificazioni post trascrizionali molto importanti.
 Il trascritto primario degli eucarioti contiene tutta l'informazione genetica per
codificare la produzione di una catena polipeptidica ma le sequenze utili, esoni,
sono intercalate da sequenze non codificanti, introni, che dovranno essere rimossi
con un processo chiamato splicing. In questo modo gli esoni vengono riuniti a
formare una sequenza nucleotidica contigua che specificherà per la sequenza
aminoacidica funzionante.
 L'RNA maturo, risultato delle modificazioni post trascrizionali del trascritto
primario, degli eucarioti possiede ad un'estremità un cappuccio 5' e all'altra
estremità una coda costituita da 150-200 residui di adenina: poli A. Le funzioni di
queste due "appendici" non sono note del tutto anche se sappiamo che il cappuccio
potrebbe partecipare al legame dell'RNA al ribosoma e che entrambe potrebbero
contribuire a proteggere l'RNA dalle eventuali degradazioni enzimatiche. Tutte
queste modificazioni avvengono nel nucleo, prima che l'mRNA lo lasci attraverso i
pori della membrana nucleare.
 Vedi figura successiva

23. Modificazioni post-trascrizionali
Torna alla spiegazione

24. Il codice genetico
 La trascrizione del DNA in mRNA assicura la conservazione delle informazioni
contenute nei geni e la loro esportazione alle macchine molecolari che
dovranno eseguire la traduzione, i ribosomi. L' RNA messaggero è dunque una
catena che contiene le sequenze nucleotidiche dell'elica codificante del DNA.
Ma come vengono lette tali sequenze per poi tradurle nel linguaggio degli
aminoacidi? E' ovvio che non può esserci corrispondenza tra un nucleotide e un
aminoacido essendo diversa e largamente insufficiente la "numerosità" dei
nucleotidi.
 Anche se si considerassero le doppiette, le combinazioni possibili di quattro
basi, prese a due a due sarebbe 42 =16, ancora insufficiente per codificare tutti e
venti gli aminoacidi.
 Accurati studi hanno dimostrato che la sequenza di basi dell'mRNA viene letta
a triplette. Le combinazioni possibili sarebbero così 43 = 64, più che sufficienti
per codificare i venti aminoacidi. Sulla base di ingegnosi esperimenti scientifici
si è potuto alla fine decifrare tutto il codice genetico e le sue proprietà.
 Vedi figura

25. Il codice genetico

26. Proprietà del codice genetico
 Il codice genetico composto dalle 64 triplette possibili di cui 61 codificanti per un
determinato aminoacido e tre di fine lettura o codoni non senso (stop in
figura). La tripletta AUG, evidenziata in figura, è il codone d'inizio della lettura
sia negli eucarioti che nei procarioti.
 Tutte le triplette nell'mRNA prendono il nome di codoni.
 La sequenza aminoacidica di una proteina è quindi definita dalla sequenza delle
triplette del DNA portate nel citosol dalla sua "fotocopia" rappresentata
dall'mRNA. (colinearità)
 Il codice genetico non è sovrapposto il che vuol dire che nessun nucleotide fa
parte contemporaneamente di più di un codone. E’ senza punteggiatura. Non
esistendo una corrispondenza biunivoca tra triplette e aminoacidi, il codice è
non ambiguo, poiché nessun codone specifica per più di un aminoacido e
degenerato, non dando però a questo aggettivo il significato negativo che ha
nell'accezione corrente. La degenerazione del codice invece è la caratteristica più
sorprendente per la quale per molti aminoacidi la terza base può oscillare
liberamente. La degenerazione è, in definitiva, anche un sistema di difesa dalle
mutazioni puntiformi spontanee che se colpiscono la terza base possono non
alterare la sequenza aminoacidica e quindi la conformazione tridimensionale e
l'efficienza della proteina. Il codice è universale.

27. Colinearità tra geni e catene polipeptidiche
 Un gene è una parte di DNA
che codifica o per un tipo di
RNA o per la sequenza
primaria di una proteina
con una funzione strutturale
definita. La proteina può
essere sia un enzima che
una proteina con altre
funzioni, compresi anche
quelle strutturali. L’insieme
dei geni determina il
genotipo, l’espressione dei
geni (proteine) determina il
fenotipo. Tra un gene, il suo
RNA e le catene
polipeptidiche finali esiste
colinearità.

28. I tRNA (RNA transfer)
 Le molecole che si incaricano di leggere i
codoni e di trasportare i relativi aminoacidi
sono i tRNA.
Come si fede in figura, un tRNA ha
un anticodone che legge l'mRNA in
Direzione 5'→ 3', per cui cominciano
la lettura col nucleotide libero in 3'OH.
 Questi particolari RNA sono piccole
molecole a singola elica, con tratti di
doppia elica. Essi sono formati da quattro
anse che li fanno somigliare ad un trifoglio.
 L'ansa dell'aminoacido, in terminazione 3'
contiene la tripletta CCA, ed è la zona in cui
si lega l'aminoacido corrispondente
all'anticodone da il nome all' ansa
dell'anticodone.
 I tRNA contengono basi insolite come la
diidrouridina e la pseudouridina ( ψ )
nell'ansa TψC. oltre alla ribotimidina.
Alcuni tRNA contengono anche zuccheri
modificati.
Vedi figura successiva

29. I tRNA
 Come detto i tRNA sono sintetizzati dalla RNA polimerasi III e nelle
cellule sia procariote che eucariote e vi è almeno un tRNA per ciascun
aminoacido.
Mentre la struttura a trifoglio
è una buona schematizzazione
didattica del tRNA, la sua
struttura tridimensionale
vera somiglia più ad una L
rovesciata e attorcigliata,
come si vede nella seguente figura.

30. La sintesi delle proteine
 Con la sintesi delle proteine si conclude il flusso dell'informazione genetica. Le proteine sono
quindi il prodotto dell'azione del gene e dalla loro funzionalità dipende l'efficienza della cellula e
quindi di tutto l'organismo.
 La sintesi avviene interamente nel citoplasma a livello di organuli chiamati ribosomi. I
ribosomi sono complessi sovramolecolari complessi che possono essere liberi e sparsi nel
citosol, come nei procarioti, oppure legati a quel complicato intreccio di canali e di cisterne
delimitati da membrane che prende il nome di reticolo endoplasmatico rugoso per la
presenza, appunto, dei ribosomi.
 I ribosomi batterici sono composti dal 65% di rRNA e dal 35% di proteine e sono formati da due
subunità, una minore di 30S ed una maggiore di 50S. L'associazione delle due subunità lascia
una fessura attraverso la quale passa l'mRNA e lungo la quale il ribosoma si muove durante la
sintesi delle catene polipeptidiche. I ribosomi delle cellule eucariote sono leggermente più
grandi e le loro due subunità hanno coefficienti di sedimentazione di 40S e 60S.
La sintesi delle proteine viene suddivisa in cinque stadi:
1. Attivazione degli aminoacidi
2. inizio sintesi
3. allungamento catena
4. fine sintesi
5. modificazioni post sintetiche a carico della catena polipeptidiche.

31. Sintesi proteica 1° stadio :
attivazione dell’aminoacido
 Nella prima fase della sintesi proteica, che avviene nel citoplasma, i 20 diversi
aminoacidi si legano tramite legame estere all'estremità 3' del loro tRNA ad
opera di un enzima chiamato aminoacil-tRNA sintetasi.
 l"attivazione" degli aminoacidi è ATP dipendente.
Il gruppo carbossilico dell'aminoacido
si lega dapprima al ribosio dell'ATP,
addizione consentita dall' energia
prodotta dall'idrolisi dell'ATP.
In seguito si ha il trasferimento del
gruppo amminacilico dall'AMP all'tRNA
con la formazione dell' aminoacil-tRNA.
L'aminoacido è così attivato ed è
pronto per essere trasportato
sulla catena polipeptidica in crescita
dove avverrà la formazione del legame
peptidico con l'aminoacido successivo.

32. Sintesi proteica 2° stadio:
inizio sintesi
 Inizio sintesi. La sintesi proteica comincia con la
lettura del codone d'inizio sintesi AUG che specifica
per un residuo di metionina (met) ammino-
terminale (formil-metionina nei batteri fMet) Il
tRNA per la metionina (fMet) avrà l'anticodone UAC.
 L'innesco della sintesi proteica necessita di tre
proteine chiamati fattori d'inizio (IF-1, IF-2, IF-3).
Seguire la figura:
 I ribosomi presentano nelle loro subunità due siti, il
sito P (peptidilico) e sito A (aminoacilico).
 La subunità ribosomiale minore (30S) si lega ai
fattori d'inizio IF-1 e IF-3 e su di essa ha luogo il
legame con l'mRNA in direzione 5'→ 3'. Sul
ribosoma esiste una cosiddetta sequenza
consenso (sequenza di Shine-Dalgarno) che
immobilizza l'RNA ribosomiale al mRNA
indirizzando il codone d'inizio AUG nella posizione
giusta per l'inizio della traduzione: nel sito P.
Osservare che solo il fMet-tRNA si posiziona nel
sito P, tutti gli altri si posizioneranno nel sito A.
Come si vede in figura i siti P ed A contengono lo
"spazio" per l'alloggio di una tripletta per sito.
 A questo punto al sito P si addiziona il tRNA portante
la metionina "attivato" dall'IF-2 legato al GTP. Si ha
il corretto appaiamento dell'anticodone che scorre in
direzione 3'→ 5'al codone dell'mRNA.
Successivamente a questo voluminoso complesso si
aggiunge la subunità 50S (3) e tutti i fattori d'inizio si
staccano dal ribosoma.
 Tutto è pronto per la sintesi.

33. Sintesi proteica 3° stadio:
allungamento
 Dopo che si è insediato il primo
tRNA e quindi il primo
aminoacido, la metionina o la
formilmetionina, si passa alla fase
dell'allungamento della catena che
consiste nella formazione dei
legami peptidici del nuovo
aminoacido con quello
preesistente. Così la crescita
della catena presuppone che la
metionina resti il primo
aminoacido. Durante
l'allungamento entrano in azione i
fattori d'allungamento che
sono tre proteine solubili nel
citosol.
 Il secondo aminoacil-tRNA, legato
ai fattori d'allungamento, entra nel
sito A del ribosoma intero.

34. Sintesi proteica 3° stadio:
allungamento (dettaglio)
 Il legame peptidico si forma per
trasferimento del gruppo ammino-
terminale della formilmetionina sul
nuovo aminoacido. Si forma il legame
peptidico che impegna il gruppo
carbossilico della metionina e
quello amminico del 2°
aminoacido. Si ottiene così un
dipeptide e un tRNA "scarico", nel sito
P.
 I legami peptidici sono sono catalizzati
dall'enzima peptidil transferasi.
 A questo punto il ribosoma si sposta
lungo l'mRNA in direzione 3' di
un solo codone con conseguente
traslocazione del complesso portante
il dipeptide sul sito P. Il sito A si libera
per essere "letto" da un nuovo tRNA
portante l'aminoacido del nuovo
codone. Come si vede nella subunità
50S è presente un altro sito, E (exit),
che è il sito d'uscita dei tRNA deacilati.

35. Sintesi proteica 4°stadio:
terminazione della sintesi
 Il ciclo continua fino a che
l'mRNA non presenta sul
sito A un codone UAA,
UAG o UGA, codoni di fine
lettura.
 Nei batteri intervengono
tre fattori di rilascio che
provvedono ad idrolizzare
il legame terminale del
peptidil-tRNA, il rilascio
del polipeptide e la
dissociazione delle
subunità dei ribosomi,
pronti così a cominciare
una nuova sintesi.

36. Esperimento di Meselson e Sthal
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