Sintesi proteica: trascrizione, sintesi dell’RNA, RNA polimerasi I, II e III

MEDICINA ONLINE DIFFERENZA TRA RNA E DNA GENETICA LABORATORIO GENE ALLELE CROMOSOMA ADN ARN TIMINA URACILE DESOSSIRIBOSIO RIBOSIO ACIDO BASI DOPPIA ELICA SINGOLA ELICA

Differenze tra DNA e RNA

La sintesi proteica è un processo a due fasi codificato dal DNA: la trascrizione e la traduzione. La trascrizione è il processo di lettura delle sequenze del DNA in sequenze di RNA (mRNA, tRNA e rRNA) ed ha caratteristiche simili in procarioti ed eucarioti; successivamente, nella traduzione, l’informazione genetica contenuta nel mRNA viene convertita in proteine.

Nella trascrizione il DNA si srotola per un tratto vicino al gene che deve essere trascritto e una RNA polimerasi catalizza la sintesi di una molecola di RNA in direzione S’-3′, copiando l’elica stampo 3′-5′ del DNA. Generalmente soltanto una delle catene del DNA a doppia elica viene trascritta in una molecola di RNA.

La trascrizione produce quattro diverse classi principali di molecole di RNA o trascritti:

  • l’RNA messaggero (mRNA),
  • l’RNA transfer (tRNA),
  • l’RNA ribosomale (rRNA),
  • il piccolo RNA nucleare (small nuclear RNA o snRNA).

Procarioti ed eucarioti hanno entrambi l’RNA messaggero, il tRNA e l’rRNA, mentre l’snRNA si trova solo negli eucarioti. Le diverse classi di RNA hanno una stabilità diversa, intendendo con stabilità il periodo di permanenza dell’RNA nella cellula, prima della sua degradazione. Quando presenti, i tRNA, gli rRNA e gli snRNA sono relativamente stabili, poiché hanno un periodo di permanenza piuttosto lungo. Nei batteri gli mRNA hanno generalmente una vita breve, mentre negli eucarioti c’è una gran variabilità per quanto concerne la vita di un mRNA.
Soltanto le molecole di mRNA vengono tradotte per produrre polipeptidi. La traduzione degli mRNA avviene sui ribosomi, che sono organelli cellulari. I ribosomi sono formati da proteine e da tre (nei procarioti) o quattro (negli eucarioti) molecole di rRNA. I tRNA svolgono invece la funzione di portare gli amino acidi sui ribosomi, si appaiano all’mRNA e gli amino acidi da essi portati vengono assemblati in una catena poli- peptidica. Negli eucarioti gli snRNA sono coinvolti nel processamento delle molecole di mRNA precursore, come vedremo in seguito in questo stesso capitolo.
I trascritti primari dei geni che specificano gli RNA sono generalmente delle molecole di RNA precursore o pre-RNA. Terminata la trascrizione, per ottenere degli RNA funzionali, le molecole di pre-RNA devono essere modificate. Possiamo individuare due tipi di
modificazioni principali:

  • le modificazioni chimiche, nelle quali vengono modificate le basi;
  • il processamento dell’RNA, per il quale sequenze presenti nel pre-RNA sono eliminate in modo specifico e preciso.

Nei batteri la produzione di RNA maturi richiede essenzialmente delle modificazioni chimiche, mentre negli eucarioti si hanno entrambi i tipi di modificazioni, chimiche e di processamento.
Un gene che codifica per una molecola di mRNA, e quindi per una proteina, viene detto gene strutturale.

I geni che codificano per i tRNA, l’rRNA e gli snRNA differiscono dai geni strutturali poiché sono proprio i loro trascritti di RNA i prodotti finali dell’ espressione genica; in altri termini la funzione di questi RNA è come molecole di RNA e non vengono  tradotti in proteine.
Nei batteri un solo tipo di RNA polimerasi trascrive sia i geni strutturali, sia i geni per i tRNA e per gli rRNA, mentre negli eucarioti ci sono tre RNA polimerasi diverse.

La RNA polimerasi I, localizzata esclusivamente nel nucleolo. catalizza la sintesi dei tre RNA che si trovano nei ribosomi: gli rRNA 185, 285 e il 5,85. (In breve, il valore 5 di una proteina o di una molecola di RNA o DNA deriva dal tasso di sedimenta zio ne della molecola per centrifugazione in un gradiente di saccarosio. Il tasso di sedimentazione di una molecola è legato sia al peso della molecola sia alla sua configurazione tridimensionale. Per questo motivo i valori 5 permettono un confronto grossolano delle dimensioni delle varie molecole).

La RNA polimerasi II si trova solo nel plasma del nucleo ed è coinvolta nella sintesi degli RNA messaggeri (mRNA) e di alcuni snRNA, che sono coinvolti nel processamento dei precursori dell’RNA.

La RNA polimerasi III, anch’essa localizzata soltanto nel nucleoplasma, sintetizza:

  • gli RNA transfer (tRNA), che portano gli aminoacidi nei ribosomi;
  • l’rRNA 55, una molecola che si trova in tutti i ribosomi;
  • alcuni piccoli RNA nucleari (snRNA) non sintetizzati dalla RNA polimerasi II, alcuni dei quali sono coinvolti negli eventi di processamento dell’RNA.

La loro diversa sensibilità all’inibizione da alfa-amanitina, una sostanza prodotta dal fungo velenoso Amaniia phalloides, è una caratteristica che consente di distinguere tra le tre RNA polimerasi. La RNA polimerasi I è insensibile alla o-amanitina, la RNA polimerasi II mostra la sensibilità maggiore, mentre la RNA polimerasi III ha una sensibilità intermedia. Queste proprietà hanno consentito di isolare e purificare le tre diverse classi di RNA polimerasi.
Rispetto a ciò che è noto della struttura e della funzione della RNA polimerasi di E. coli e di un certo numero di altri procarioti, si sa relativamente poco sulla struttura e la funzione delle RNA polimerasi eucariotiche. Una delle ragioni sta nella mancanza di mutanti noti delle RNA polimerasi eucariotiche. Un altro motivo è che la quantità di RNA polimerasi nella cellula eucariotica è molto bassa, il che rende difficile la sua purificazione. Nel timo di vitello, per esempio, le RNA polimerasi costituiscono soltanto lo 0,05% delle proteine cellulari totali, mentre in E. coli, la RNA polimerasi rappresenta circa l’1% delle proteine totali. Ciò che sappiamo è che tutte le RNA polimerasi eucariotiche sono costituite da diverse subunità. almeno due grandi e quattro piccole. Le subunità di ciascuno dei tre tipi di RNA polimerasi (I, II e III) si sono apparentemente conservate durante l’evoluzione, in eucarioti che vanno dal lievito all’uomo, poiché  sono molto simili per attività (dove è conosciuta) e per dimensioni.

Per approfondire:

Leggi anche:

Lo Staff di Medicina OnLine

Se ti è piaciuto questo articolo e vuoi essere aggiornato sui nostri nuovi post, metti like alla nostra pagina Facebook o unisciti al nostro gruppo Facebook o ancora seguici su Twitter, su Instagram o su Pinterest, grazie!

Informazioni su dott. Emilio Alessio Loiacono

Medico Chirurgo - Direttore dello Staff di Medicina OnLine
Questa voce è stata pubblicata in Medicina di laboratorio, chimica, fisica, biologia, genetica e statistica e contrassegnata con , , , , , , , , , , , , , , , , . Contrassegna il permalink.