Traduzione

La trascrizione può essere divisa in tre fasi:

• fase d’inizio,
• fase di allungamento
• fase di rilascio.

i svolge con l’intervento di tre tipi di RNA; il m-RNA, il t-RNA e alcuni r-RNA. La sintesi proteica si può dividere in varie parti.

Innanzitutto l’aminoacido deve essere legato all’estremità 3′ del t-RNA; ciò richiede l’intervento di una famiglia di enzimi, un enzima per aminoacido, chiamati aminoacil-t-RNA sintetasi. L’aminoacido, prima di essere legato al suo t-RNA, deve essere attivato; l’attivazione si ottiene con l’adenilazione, catalizzata dall’aminoacil-t-rna sintetasi; l’ATP viene idrolizzata a ortofosfato e APM,che viene legata all’aminoacido. Successivamente l’aminoacido si lega al suo t-RNA utilizzando l’energia prodotta dalla rottura del legame con l’AMP. L’aminoacil-t-RNA ha anche un’attività di correzione delle bozze, è capace di controllare il corretto appaiamento degli aminoacidi con i corrispondenti t-RNA.

Cosa sono i ribosomi

I ribosomi sono costituiti da r-RNA e proteine. All’interno del ribosoma sono presenti tre siti principali: il sito A o accettore, il sito P o peptidico e il sito E o uscita; questi siti sono in parte nella subunità maggiore, in parte nella subunità minore. Il sito di legame per il m-RNA è nella subunità minore.

Negli eucarioti i geni che codificano per i r-RNA sono contenuti nel nucleolo e sono circa 200 con ripetizioni in tandem. Nel nucleo le proteine ribosomali vengono assemblate con i rispettivi RNA. Inizialmente si forma un’unica ribonucleoproteina che comprende gli r-RNA 35S e 5S, la RNP U3, proteine ribosomali e fattori non ribosomali. Da questo precursore 90S si sviluppano le due subunità, pre-40S e pre-60S. Le subunità escono dal nucleo, perdono i fattori non ribosomali maturando nelle subunità ribosomali minore (40S) e maggiore (60S).

Fattori che intervengono nella traduzione

Inizio della traduzione

La fase di inizio è la più complessa e la più lenta. Il t-RNA che inizia la traduzione deve avere legata una metionina; il caricamento avviene tramite l’ausilio di una metionil-t-RNA sintetasi. Il t-RNA attivo si lega al eIF2, che ha un GTP legato, formando il complesso ternario, che viene caricato sulla subunità minore del ribosoma. Nel caricamento sulla subunità 40S intervengono anche il m-RNA e altri fattori d’inizio, formando il complesso 43S-mRNA. Per poter caricare il m-RNA sul ribosoma esso deve avere legati al cappuccio gli eIF4G e eIF4E, le proteine PABP legate alla coda di poli-A mediano l’interazione coi fattori d’inizio. Dopo che si è formato il complesso, il m-RNA scorre sul ribosoma e inizia la scansione per il riconoscimento della sequenza di Kozac e del codone AUG. Gli eventuali ripiegamenti del m-RNA sono svolti dai fattori d’inizio presenti nel cappuccio, utilizzando ATP. Nel caso non sia presente il cappuccio vengono riconosciute delle sequenze specifiche, chiamate sequenze IRES. Una volta che è stata riconosciuta la sequenza AUG si ha un cambiamento nella subunità minore del ribosoma, che attiva l’attività GTPasica del fattore eIF2, che, idrolizzndo il GTP, si dissocia. Ciò permette il legame della subunità maggiore del ribosoma tramite il eIF5, formando il complesso d’inizio 80S. I fattori eIF5 e eIF2 devono essere riattivati con il GTP per poter essere riutilizzati; per questo esistono fattori di scambio nucleotidico chiamati eIF2B e eIF5B.

Allungamento del peptide

Il peptidil-t-RNA è nel sito P del ribosoma ed il sito A è libero; l’aminoacil-t-RNA si lega, tramite l’eEF1A, nel sito A e avviene l’appaiamento delle basi tra il codone e l’anticodone; se l’appaiamento è corretto un cambiamento di conformazione del ribosoma induce l’idrolisi del GTP sul eEF1A, che si dissocia. Il fattore di scambio eEF1B riattiva il fattore 1A. A questo punto il gruppo aminico della serina reagisce col carbonile del pepitde in crescita, con la formazione del legame peptidico. A questo punto si ha la traslocazione del m-RNA, del peptidil-t-RNA nel sito P, e del t-RNA libero nel sito E, con l’aiuto del eEF2. Questo fattore non ha bisogno di un fattore di scambio perché la sua affinità per il GTP è maggiore dell’affinità per il GDP. Effettuata la traslocazione il ribosoma è pronto per la selezione di un altro aminoacil-t-RNA.

La catalisi del legame peptidico è svolta dalla subunità maggiore del ribosoma. Per molti anni i ricercatori hanno pensato che l’attività catalitica fosse portata dalle proteine che costituivano il ribosoma (visione proteinocentrica); in realtà si è visto che l’attività peptidil-transferasica è portata dal r-RNA23S che funziona come un ribozima.

Terminazione della traduzione

Ad un certo punto nel sito A del ribosoma si giunge a un codone di stop; questo codone non è riconosciuto da alcun t-RNA, ma dai fattori di rilascio eRF1 ed eRF3. Il fattore eRF1 ha la capacità di riconoscere il codone di stop, mentre il eRF3 ha legato un GTP. Questi fattori si legano come complesso nel sito A del ribosoma; ciò causa l’idrolisi del peptidil-t-RNA attraverso l’incorporazione di una molecola di acqua; il peptide viene rilasciato. L’idrolisi del GTP presente sul eRF3 causa un cambiamento conformazionale nel ribosoma, la separazione di tutti i componenti e la terminazione della traduzione.

Nel sito attivo del ribosoma è presente un nucleotide adeninico che forma legami a idrogeno sia con l’aminoacido del sito P che con quello del sito A, aiutando la catalisi della formazione del legame peptidico.

Il ripiegamento della proteina nella struttura secondaria e tridimensionale avviene nel tunnel del ribosoma e man mano che la proteina esce e si allunga. Alcune proteine hanno dei segnali che le indirizzano alle loro localizzazione all’interno del reticolo endoplasmatico, anche per subire modificazioni post-traduzionali. Queste particolari proteine presentano all’inizio della catena polipeptidica, una sequenza segnale che richiama una SRP (proteina di riconoscimento del segnale). La SRP ha due domini di riconoscimento di cui uno per la sequenza segnale mentre l’altro interagisce col ribosoma; quando la proteina è legata guida il ribosoma sul reticolo endoplasmatico, vicino ad un traslocone, e permette che la proteina, man mano che viene tradotta, entri direttamente nel lume del reticolo endoplasmatico. Al termine della traduzione interviene l’attività GTPasica della SRP, che fa sì che la proteina si dissoci dal reticolo endoplasmatico e dal ribosoma.

Le untranslated regions hanno un ruolo nella regolazione della traduzione e nelle attività del m-RNA.