Sintesi proteica



schema esplicativo della sintesi proteica
Immagine presa dalla wiki inglese, dove è dichiarata di pubblico dominio; tradotte le didascalie



La sintesi proteica (nota anche come traduzione genica o proteosintesi) costituisce la seconda fase del processo di espressione genica, ovvero il processo in cui l'informazione contenuta nel DNA dei geni viene convertita in proteine che svolgono nella cellula un'ampia gamma di funzioni.
Nella sintesi proteica un filamento di RNA messaggero, prodotto a partire da un gene sul DNA attraverso il processo di trascrizione, è usato come stampo per la produzione di una specifica proteina. La relazione tra triplette di nucleotidi dell'RNA e gli amminoacidi delle proteine definisce il codice genetico.



Componenti coinvolti


Il ribosoma, composto da RNA ribosomiale (rRNA) e proteine ribosomiali.
L'RNA messaggero (mRNA).
L'RNA transfer (tRNA), una corta catena di RNA (74-93 nucleotidi) che è legata covalentemente ad un dato amminoacido, costituendo un amminoacil-t-Rna.
Le Amminoacil tRNA sintetasi, enzimi che catalizzano la formazione del legame ad alta energia tra un dato amminoacido e l'RNA transfer corrispondente.
Diverse altre proteine.


Fasi

La sintesi procede in tre fasi: inizio, crescita e termine del polipeptide.
L'inizio della sintesi vede i ribosomi legarsi al codone di avvio dell'mRNA, che indica il punto in cui l'mRNA comincia a codificare la proteina. Questo codone è generalmente AUG (adenina-uracile-guanina), ma codoni diversi sono frequenti nei procarioti. Negli eucarioti e negli archeobatteri l'amminoacido corrispondente al codone di avvio è la metionina. Nei batteri invece la proteina inizia con la N-formil-metionina, un amminoacido modificato il cui gruppo amminico è impedito a formare legami peptidici da un gruppo formile. Nei procarioti, il corretto legame tra il ribosoma e l'mRNA è facilitato dall'accoppiamento di una serie di basi nota come sequenza di Shine-Dalgarno, che si trova tra 8 e 13 nucleotidi prima del codone di avvio.


Sintesi proteica: l'RNA-transfer trasporta un amminoacido che viene legato alla catena polipeptidica in crescita sul ribosoma.
Il tRNA iniziatore, sia che rechi metionina o N-formil-metionina, accoppia le sue basi con quelle del codone di avvio coadiuvato da dei fattori di inizio (IF) e si lega al sito P del ribosoma formando un ponte tra la subunità minore e la subunità maggiore. La sub-unità maggiore forma quindi un complesso con quella minore e i fattori di inizio vengono liberati. A questo punto avviene l'allungamento. Un nuovo aminoacil-tRNA complessato con il fattore di allungamento (una proteina GTP dipendente, EF-Tu nei procarioti, αEF1 negli eucarioti, più semplicemente Tu) entra sul sito A del ribosoma ed accoppia le sue basi con quelle dell'mRNA. La subunità ribosomiale maggiore possiede azione peptidil-transferasica, grazie alla quale crea un legame peptidico tra gli amminoacidi vicini. Appena questo accade, l'amminoacido sul sito P si stacca dal suo tRNA e la catena peptidica in crescita si lega al tRNA sul sito A. Il ribosoma quindi si muove lungo l'mRNA spostando il peptidil-tRNA dal sito A al sito P liberando nel contempo il tRNA vuoto. Questo processo è noto come traslocazione.
Questo processo continua finché il ribosoma non incontra uno dei tre possibili codoni di arresto (stop), che sono UAG, UAA, UGA. Questa è la fase di terminazione. La crescita della proteina si interrompe ed i fattori di rilascio (RF1, RF2, RF3 nei batteri, RF1 ed RF3 negli eucarioti), proteine che simulano l'azione del tRNA, si legano al sito A e liberano la proteina nel citoplasma (fenomeno conosciuto come mimetismo molecolare).
La sintesi delle proteine può avvenire molto rapidamente. Questo avviene perché più ribosomi possono legarsi ad uno stesso filamento di mRNA consentendo quindi la costruzione simultanea della proteina. Un filamento di mRNA con più ribosomi è chiamata polisoma.
Infine, dato che i procarioti non hanno nucleo, un filamento di mRNA può essere tradotto in proteina mentre viene creato per trascrizione dal DNA. Questo non è possibile negli eucarioti, in cui la traduzione avviene nel citoplasma mentre la trascrizione avviene nel nucleo cellulare.

Interruzione della sintesi

È possibile bloccare specificamente la sintesi proteica facendo usare inibitori specifici quali l'anisomicina e la cicloesimide. La traduzione può anche essere bloccata per effetto di mutazioni genetiche come ad esempio le mutazioni con slittamento di fase (frame shift) le quali, possono essere ottenute con la delezione (o l'inserzione) di un singolo paio di basi. Un ulteriore sistema di protezione della cellula da mutazioni, in particolare da mutazioni puntiformi in grado di originare un codone di stop prematuro è rappresentato dal cosiddetto complesso di giunzione esonica o EJC. Questo agglomerato di proteine in caso di normale traduzione viene rimosso dal ribosoma nel suo normale avanzamento, ma resta sull'mRNA la cui traduzione sia stata interrotta prematuramente, portandolo alla degradazione grazie al suo marchio.





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