Traduzione dell’mRNA e sintesi delle proteine nei ribosomi

MEDICINA ONLINE GENETICA traduzione mRNA e sintesi delle proteine nei ribosomi cellula.jpg La sintesi proteica è un processo a due fasi codificato dal DNA: la trascrizione e la traduzione. La traduzione (anche chiamata: proteosintesi, proteogenesi, protidogenesi, proteinogenesi, o proteoneogenesi) è il processo attraverso il quale l’informazione genetica contenuta nel mRNA (RNA messaggero, prodotto durante la fase di trascrizione) viene convertita in proteine. Il filamento di mRNA nel ribosoma viene usato come “stampo” per la produzione di una specifica proteina.

Per comprendere meglio l’argomento, dobbiamo ricordare che una proteina è formata da una o più subunità macromolecolari, i polipeptidi, ciascuna a sua volta composta da subunità più piccole, gli aminoacidi. Gli aminoacidi di un polipeptide sono uniti insieme da un legame peptidico. La sequenza aminoacidica di una proteina ne stabilisce la struttura secondaria, terziaria e quaternaria, e pertanto il suo stato funzionale. Essendo l’RNA è composto da sole quattro subunità diverse, i nucleotidi, mentre le proteine essendo formati da ben venti aminoacidi diversi, è lampante chiedersi in che modo l’informazione per gli aminoacidi fosse codificata nella sequenza di nucleotidi dell’RNA. La stessa domanda a lungo ha impegnato i ricercatori. Mediante numerosi esperimenti che hanno utilizzato mRNA sintetici, si è trovato che il codice genetico possiede le caratteristiche seguenti: è un codice a triplette (una sequenza di tre nucleotidi specifica un amino acido), non ha segni di interpunzione, non è sovrapposto, è pressoché universale e, con due eccezioni, degenerato. 61 dei 64 codoni codificano per aminoacidi, mentre gli altri tre sono codoni per la terminazione della catena. Un codone, AUG (per la metionina), è tipicamente usato per specificare il primo aminoacido in una catena proteica.

La sintesi proteica avviene sui ribosomi, dove il messaggio genetico codificato sull’mRNA viene tradotto. Gli aminoacidi sono trasportati sul ribosoma su molecole di tRNA cariche: ogni tRNA ha un anticodone, che si lega in modo specifico ad un codone dell’mRNA. Come risultato, la sequenza corretta di aminoacidi viene conseguita mediante:

il legame specifico tra il codone dell’mRNA e l’anticodone com-plementare sul tRNA;
il legame specifico di ciascun aminoacido al proprio tRNA.

Sia nei procarioti che negli eucarioti un codone AUG funge da codone iniziatore della sintesi proteica. Nei procarioti, l’inizio della sintesi proteica richiede una sequenza a monte di AUG, al quale si lega la subunità minore del ribosoma. Questa sequenza è la
sequenza di Shine-Dalgarno che si lega specificamente all’estremità 3′ dell’RNA 16S della subunità ribosomale minore, pertanto associandola con il mRNA.
Nell’mRNA degli eucarioti non esiste alcuna sequenza funzionalmente uguale; quanto accade è che i ribosomi si caricano sull’mRNA all’estremità 5′ e lo percorrono verso l’estremità 3′, iniziando la traduzione al primo codone AUG che incontrano, e che risulti inserito nella sequenza corretta.
Sia nei procarioti che negli eucarioti, l’inizio della sintesi proteica richiede dei fattori proteici detti fattori d’inizio. I fattori d’inizio si legano al complesso mRNA-ribosoma durante la fase d’inizio e si dissociano non appena la catena polipeptidica viene iniziata.
Durante la fase di allungamento, nella quale la catena polipeptidica viene allungata di un aminoacido alla volta, simultaneamente al movimento del ribosoma verso l’estremità 3′ dell’mRNA, dei fattori proteici chiamati fattori di allungamento giocano un ruolo catalitico importante. Il segnale di stop per la crescita della catena polipeptidica è rappresentato dalla presenza di un codone per la terminazione della catena (UAG, UAA od UGA) sull’mRNA. Nessun tRNA in natura possiede un anticodone che possa leggere un codone per la terminazione della catena: piuttosto, degli specifici fattori proteici detti fattori di rilascio leggono il codone di stop e fanno partire gli eventi caratteristici
della fine della sintesi proteica, che sono il rilascio dal ribosoma del polipeptide completo, il rilascio del tRNA dal ribosoma e la dissociazione delle due subunità ribosomali dall’mRNA.

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