Sintesi proteica: la traduzione dell’informazione genetica

La sintesi proteica è il processo biochimico attraverso il quale l’informazione genetica contenuta nel mRNA (RNA messaggero) viene convertita in proteine che svolgono nella cellula un’ampia gamma di funzioni.

Cosa serve per la sintesi proteica?

  • RNA messaggero (mRNA): contiene l’informazione genetica, cioè le informazioni sulla sequenza di amminoacidi che deve avere una proteina.
  • RNA transfer (tRNA): porta gli amminoacidi per la sintesi proteica.
  • Ribosomi: strutture formate da RNA ribosomale e proteine che mettono in comunicazione mRNA e tRNA permettendo la formazione del legame peptidico tra gli amminoacidi di una proteina. Leggi i nostri appunti sui ribosomi

RNA messaggero e codice genetico

La sequenza di nucleotidi di un gene (DNA) viene trascritta e si forma l’RNA messaggero. La sequenza di ribonucleotidi dell’mRNA viene letta e trasferita nella sequenza amminoacidica di una proteina seguendo delle regole imposte dal codice genetico, in cui ogni amminoacido viene specificato da 3 basi dette tripletta o codone.

L’mRNA è un polimero formato da 4 ribonucleotidi diversi (A, G, C, U) e quindi vi sono 43 = 64 possibili combinazioni di 3 ribonucleotidi. Tuttavia gli amminoacidi che entrano a far parte delle proteine sono solo 20, quindi il codice genetico è ridondante: alcuni amminoacidi sono specificati da più di una tripletta. 3 codoni del codice genetico non specificano per nessun amminoacido e sono detti codoni di stop, perché indicano l’arresto della traduzione (sono UAA, UAG, UGA). Il codone AUG, che codifica per l’amminoacido metionina, è il codone di inizio.

Caratteristiche dell’RNA messaggero

Tutti gli RNA sono provvisti di un cappuccio in posizione 5’, che consiste in un residuo terminale di 7-metilguanosina legato tramite un legame 5′-5′-trifosfato al primo nucleotide del mRNA.

La sua presenza è importante per il riconoscimento dell’mRNA da parte del ribosoma. Solo quando il ribosoma riconosce il cappuccio si può legare al messaggero.

Siti del ribosoma

Il ribosoma possiede 3 siti per i tRNA:

  • Sito A: in cui arriva il tRNA carico legato ad uno specifico amminoacido (detto amminoacil-tRNA) da incorporare. Detto sito amminoacilico.
  • Sito P: in cui si trova il tRNA (peptidil-tRNA) legato alla catena polipeptidica in crescita. Detto sito peptidilico.
  • Sito E: sito di uscita del tRNA scarico, cioè non legato ad alcun amminoacido.

Fasi della sintesi proteica

Sia negli eucarioti che nei procarioti la sintesi proteica inizia con una metionina codificata dal codone AUG, che è il codone di inizio (nei procarioti viene usato anche GUG come codone di inizio).

La sintesi proteica avviene a livello dei ribosomi e si può suddividere in tre fasi:

  • Inizio: l’RNA messaggero si posiziona correttamente tra le due subunità del ribosoma.
  • Allungamento: i tRNA portano gli amminoacidi che si legano tramite legami peptidici.
  • Terminazione: arrivati al codone di stop termina la sintesi proteica e avviene il distacco e la dissociazione delle due subunità del ribosoma.

Inizio della sintesi proteica

In questa fase intervengono alcuni fattori proteici che permettono il corretto posizionamento del ribosoma sul messaggero. Negli eucarioti le proteine eIF1, eIF1A, eIF3 si legano alla subunità piccola del ribosoma, mentre eIF2 si lega al tRNA iniziatore che trasporta la metionina (che è il primo amminoacido) posizionandolo correttamente nel sito P parziale della subunità piccola del ribosoma.

La subunità piccola del ribosoma eucariotico (40S), associata al tRNA iniziatore, scorre sul filamento di RNA finché non riconosce il codone di inizio AUG. Raggiunto AUG tutti i fattori proteici vengono rilasciati e la subunità grande si unisce alla subunità piccola del ribosoma formando il complesso 80S.

Allungamento delle proteine

Con la fase di inizio le due subunità del ribosoma si sono associate formando il complesso 80S dove, nel sito P, è presente il tRNA iniziatore legato alla metionina.

Durante la fase di allungamento la catena polipeptidica viene sintetizzata grazie all’aggiunta di amminoacidi specificati dalle triplette dell’RNA messaggero.

All’inizio dell’allungamento il codone di inizio AUG si trova nel sito P del ribosoma mentre il secondo codone si trova a livello del sto A. Uno specifico amminoacil-tRNA (tRNA legato con l’amminoacido) riconosce il secondo codone e si posiziona nel sito A del ribosoma. Siamo nella situazione in cui nel sito P è presente il tRNA iniziatore (legato alla metionina) mentre nel sito A è presente un amminoacil-tRNA legato con il secondo amminoacido.

A questo punto avviene la reazione catalizzata dalla peptidil transferasi che catalizza la formazione del legame peptidico tra il gruppo amminico dell’amminoacido presente nel sito A e il gruppo carbossilico della metionina presente nel sito P. Nel sito A avremo quindi un dipeptidil-tRNA mentre nel sito P rimane il tRNA iniziatore scarico.
Avviene la traslocazione di 3 basi sull’mRNA e il tRNA iniziatore scarico si sposta da P a E, mentre il dipeptidil-tRNA si sposta dal sito A al sito P, lasciando il sito A libero per un nuovo amminoacil-tRNA.

Ora un nuovo amminoacil-tRNA entra nel sito A e la peptidil transferasi catalizza la formazione del legame peptidico tra l’amminoacido situato nel sito A e il dipeptide presente nel sito P. Dopo che il legame peptidico si è formato avremo nel sito A un tripeptidil-tRNA, mentre nel sito P un nuovo tRNA scarico. Avviene nuovamente la traslocazione di 3 paia di basi e il tRNA iniziatore situato nel sito E viene “espulso”, il tRNA scarico dal sito P passa al sito E e il tripeptidil-tRNA passa dal sito A al sito P lasciando nuovamente libero il sito A per l’ingresso di un nuovo amminoacil-tRNA.

Questo processo continua finché non si arriva ad uno dei 3 codoni di stop.

La peptidil transferasi catalizza la formazione del legame peptidico e non è un enzima ma è un ribozima, cioè un RNA ribosomale con attività catalitica localizzato a livello della subunità maggiore del ribosoma.

Terminazione della sintesi proteica

L’ultima fase della sintesi proteica è la terminazione e si verifica quando nel sito A del ribosoma giunge uno dei 3 codoni di stop. A livello dei codoni di stop nessun amminoacil-tRNA può entrare nel sito A e quindi specifici fattori proteici di rilascio si legano al ribosoma provocandone il distacco. La proteina neosintetizzata viene liberata.

Destino delle proteine sintetizzate

Esistono due vie principali di smistamento delle proteine:

Autore dell'articolo: Admin

Laureato con 110 e lode alla triennale in Scienze Biologiche e, da Ottobre, sarò studente di Nutrizione Umana nella laurea magistrale in Biologia. In questo sito voglio mettere a disposizione, gratuitamente, tutti gli appunti che mi hanno aiutato a sostenere tutti gli esami della triennale. Potete acquistare, direttamente dal sito, i libri di testo e non solo. Una cortesia: disattivate AdBlock, le pubblicità mi aiutano a finanziare questo progetto..a voi non costa nulla!

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *