Il flusso dellinformazione: lespressione genica La traduzione

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  • Il flusso dellinformazione: lespressione genica La traduzione
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  • Lespressione genica: la messa in atto dellinformazione contenuta nel DNA La traduzione (sintesi proteica) il processo energeticamente pi dispendioso per la cellula batterica. Bersaglio di numerosi antibiotici.
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  • Struttura del gene Gene Unit base dellinformazione genica Sequenza di DNA che codifica per un polipeptide oppure per un tRNA o un rRNA Sequenza nucleotidica definita da un punto di inizio e uno di fine (per geni codificanti per proteine codoni di inizio e di fine) Negli mRNA ogni codone corrisponde ad un dato amino acido Fase di lettura (reading frame) Ogni elica possiede 3 fasi possibili di lettura, dei quali solo una corrisponde alla corretta informazione del gene
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  • La trascrizione un processo asimmetrico Template strand/elica stampo Coding strand/elica senso
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  • Importanza della fase di lettura
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  • Geni che codificano per proteine (polipeptidi) Lelica stampo (template strand) usata per la sintesi dellRNA messaggero letta 3-5 e consente la sintesi di un mRNAs 5-3 con sequenza nucleotidica complementare allelica stampo ed identica alla sequenza dellelica senso Il gene termina con un codone di stop Il trascritto continua fino ad una sequenza di terminazione Il trascritto possiede una sequenza leader trascritta ma non tradotta
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  • La trascrizione (DNA>RNA) comunque finalizzata alla traduzione
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  • I tre tipi di RNA trascritti mRNA (RNA messaggero): contiene la sequenza nucleotidica del gene per la sua conversione a proteina. La sua sequenza nucleotidica viene letta in triplette secondo il codice genetico tRNA (RNA transfer): RNA stabile, specifico per ogni codone senso, viene caricato con lamino acido corrispondente rRNA (RNA ribosomale): circa il 90% di tutto lRNA presente nella cellula. Costituisce con una cinquantina di proteine il ribosoma, su cui avviene la sintesi proteica
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  • Il Codice Genetico colinearit Corrispondenza tra sequenza nucleotidica nel DNA e sequenza amino acidica nella proteina Codoni Unit elementari del codice genetico, corrispondono ad un aminoacido Decifrato da Marshall Nirenberg negli anni 60 Luniversalit del codice genetico considerata, assieme alluso del DNA come molecola per la conservazione del materiale genetico, la prova principale dellevoluzione di tutti gli organismi viventi da un unico progenitore comune
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  • Il codice genetico E degenerato.. (pi di un singolo codone pu avere lo stesso significato)
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  • Il codice genetico I codoni che specificano per aminoacidi sono detti codoni senso I tre codoni non senso (UAA, UAG, UGA) segnalano la fine della traduzione
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  • Che cosa consente che ad un codone corrisponda un dato aminoacido? Il tRNA. Sequenza nucleotidica mRNA (es. GGC, codifica per glicina) Esistono 61 molecole diverse di tRNA, ognuna in grado di legare i codoni senso complementari tramite la loro sequenza anticodone Allestremit 3 del tRNA viene attaccato lamino acido corrispondente al codone (nellesempio, la glicina) 53 5 3
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  • Il tRNA ha una struttura complessa con tratti a doppio filamento
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  • Complementare al codone nell mRNA Sito a cui viene attaccato lamino acido Regioni a doppio filamento
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  • Peculiarit dellRNA transfer Presenza di regioni a doppio filamento Presenza di un legame esterico aa-nt Presenza di basi azotate modificate (metiluridina( me U), pseudouridina
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  • Aminoacil-tRNA Sintetasi La aa-tRNAs sintetasi (21 per cellula) Legame esterico tRNA Aminoacido attivato (aa-AMP)
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  • Wobble Scarsa fedelt nellappaiamento delle basi 3 posizione del codone meno importante delle prime due Permette ad un unico tRNA di interagire con pi codoni che codificano per lo stesso aa Lo stesso tRNAs pu interagire con due diversi codoni per la glicina
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  • Il ribosoma: sede e cervello della sintesi proteica Il ribosoma un complesso costituito da due subunit distinte e composto da rRNA (3 molecole) e proteine (circa 55) Nelle cellule procariote rappresenta la struttura citoplasmatica pi complessa
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  • Inizio della sintesi proteica Coinvolge le subunit ribosomali tRNA dinizio Fattori di inizio (IFs)
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  • Inizio della sintesi proteica Il tRNA iniziatore caricato con formil-metionina Archea ed eucarioti usano tRNA a metionina
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  • Inizio della sintesi proteica Il posizionamento del tRNA dinizio ha luogo ad un codone AUG Il riconoscimento del ribosoma di un codone AUG di inizio favorito dalla presenza di una sequenza detta di Shine-Dalgarno AGGAGGAUG 5-8 nt
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  • I tre siti di legame per il tRNA sul ribosoma Al termine del ciclo di inizio il ribosoma si ricostituito e vi sono riconoscibili tre siti di legame per il tRNA peptidil-tRNA (sito P) E il sito che lega il tRNA dinizio e il tRNA attaccato alla catena peptidica Sito dellaminoacil-tRNA (sito A) Dove entrano i nuovi aa-tRNA Sito di uscita (Exit site) Dove si posizione il tRNA scarico
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  • Lallungamento (elongazione) della sintesi proteica I successivi aa-tRNA vengono posizionati nel sito A del ribosoma da una proteina specifica detta EF-Tu ( idrolisi 1 GTP) LEF-Tu resta legato al GDP ma viene ricaricato a EF-Tu/GTP da un altro fattore, EF-Ts. Lazione della peptidil-trasferasi del ribosoma consente il trasferimento dellaa (o catena peptidica) dal sito P all aa-tRNA del sito A La catena peptidica nascente viene traslocata al sito P tramite lintervento di un altro fattore, EF- G (idrolisi di 1 GTP)
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  • La fase di allungamento della sintesi proteica il bersaglio di un grande numero di antibiotici Peptidil-trasferasi: Puromicina, cloramfenicolo EF-Tu: kirromicine, pulvomicine EF-G: acido fusidico Ribosoma: tetraciclina, streptomicina, kanamicina
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  • Richiede I fattori di rilascio (RF) Permettono il riconoscimento dei codoni di stop 3 RFs nei procarioti solo 1 RF attivo negli eucarioti La terminazione avviene in corrispondenza dei codoni di stop
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  • Trascrizione e traduzione sono contemporanee nei procarioti
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  • Step 2: dalla trascrizione alla proteina
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  • Gli enzimi sono attivi solo se ripiegati nella conformazione corretta (folding)
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  • Nel processo di folding hanno luogo modificazioni post-traduzionali: es. Folding ossidativo
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  • Soltanto il corretto appaiamento di residui di cisteina porta alla conformazione biologicamente attiva
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  • DnaK
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  • Mettersi in riga o venire eliminati: il ruolo delle chaperonine
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  • Struttura del complesso GroEL/GroES (una della maggiori chaperonine citoplasmatiche) A) Veduta laterale B) Veduta apicale e basale
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  • Nel citoplasma troviamo anche. Sostanze di riserva immagazzinate in corpi di inclusione Es.: Granuli di glicogeno (polimero di glucosio) Poli-idrossi-alcanoati (PHA) Bolle di gas