Traduzione del processo del DNA in eucariota e prokaryotes

IL Traduzione del DNA È il processo attraverso il quale le informazioni contenute nei messaggeri prodotte durante la trascrizione.

Dal punto di vista cellulare, l'espressione di un gene è una questione relativamente complessa che si verifica in due fasi: trascrizione e traduzione.

Traduzione dell'RNA mediata da un ribosoma (fonte: Ladyofhats / Public Domain, via Wikimedia Commons)

Tutti i geni che sono espressi (che codificano o meno per le sequenze peptidiche, cioè le proteine) lo fanno inizialmente trasferendo le informazioni contenute nella sua sequenza di DNA in una molecula Mer Messenger (RNN) attraverso un processo chiamato trascrizione.

La trascrizione è ottenuta da enzimi speciali noti come RNA polimerasi, che usano uno dei fili complementari del DNA del gene come stampo per la sintesi di una molecola "pre-adernm", che è successivamente perseguita per formare una matura matura.

Per i geni che codificano le proteine, le informazioni contenute in RNM maturo vengono "lette" e tradotte in aminoacidi secondo il codice genetico, che specifica quale tripletta di codone o nucleotide corrisponde a ciascun particolare aminoacido.

La specifica della sequenza di aminoacidi di una proteina, quindi, dipende dalla sequenza iniziale delle basi di azoto nel DNA che corrisponde al gene e quindi nell'RNA che trasporta tali informazioni dal nucleo al citosol (nelle cellule eucariotiche); processo che è anche definito come la sintesi di proteine ​​guidata da RNM.

In considerazione del fatto che ci sono 64 possibili combinazioni delle 4 basi di azoto che formano DNA e RNA e solo 20 aminoacidi, un aminoacido può essere codificato da diverse terzine (codoni), quindi si dice che il codice genetico sia " degenerato "(ad eccezione della metionina aminoacidica, che è codificata da un codone AUG univoco).

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Traduzione Eukaryota (passaggi-processi)

Diagramma di una cellula eucariota animale e delle sue parti (fonte: Alejandro Porto [CC0] via Wikimedia Commons)

Nelle cellule eucariotiche la trascrizione avviene nel nucleo e la traduzione nel citosol, in modo che gli RNM che si formano durante il primo processo svolgano anche una funzione nel trasporto delle informazioni dal nucleo al citosol, dove le macchine biosintetiche (ribosomi ).

È importante ricordare che la compartimentazione della trascrizione e della traduzione negli eucarioti è vera per il nucleo, ma non è la stessa.

Le cellule eucariotiche hanno anche ribosomi citosolici attaccati alle membrane del reticolo endoplasmatico (reticolo endoplasmatico ruvido), in cui si verifica la traduzione delle proteine ​​che sono inserite nelle membrane cellulari o che richiedono l'elaborazione post -traslazionale che si verificano nel compartimento dettagliato.

- Elaborazione RNM prima della loro traduzione

Gli RNM sono modificati alle loro estremità mentre vengono trascritti:

- Quando l'estremità 5 'dell'RNM emerge dalla superficie dell'RNA polimerasi II durante la trascrizione, questo viene "attaccato" immediatamente da un gruppo di enzimi che sintetizzano un "cappuccio" composto da 7-metil guanilado e che è collegato al terminale nucleotide di RNM attraverso un collegamento triffosfato da 5 ', 5'.

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- L'estremità 3 'di RNM subisce un "clivaje" da un'endonucleasi, che genera un gruppo idrossile 3' che unisce un "ristra" o "coda" di rifiuti di adenina (da 100 a 250) che ne viene aggiunto uno allo stesso modo Tempo per un enzima Poli (A) polimerasi.

Il "Hood 5 '" e la "coda Poli A "svolgono funzioni nella protezione delle molecole di RNM contro il degrado e, inoltre, lavorano nel trasporto di trascrizioni mature al citosol e nell'iniziazione e sulla risoluzione della traduzione, rispettivamente.

COrte ed empalme

Dopo la trascrizione, gli RNM "primari" con i loro due estremi modificati, ancora presenti nel nucleo, passano attraverso un processo di "taglio e giunzione" attraverso il quale le sequenze introniche vengono generalmente eliminate e gli esoni risultanti sono uniti (elaborazione post -regionale), con quali trascrizioni mature che abbandonano il nucleo e raggiungono il citosol.

Il taglio e lo splicing vengono eseguiti da un complesso riboproteico chiamato Esplicoosoma (Anglicismo di Spliceosoma), formati da cinque piccole ribonucleoproteine ​​e molecole di RNA, che sono in grado di "riconoscere" le regioni che devono essere eliminate dalla trascrizione primaria.

In molti eucarioti esiste un fenomeno noto come "taglio e giuntura alternativa", il che significa che diversi tipi di modifiche post -registrazioni possono causare proteine ​​diverse o isoenzimatiche che differiscono l'una dall'altra in alcuni aspetti delle loro sequenze.

- I ribosomi

Quando le trascrizioni mature lasciano il nucleo e vengono trasportate per la traduzione in citosol, queste vengono elaborate dal complesso traslazionale noto come ribosoma, che è costituito da un complesso proteico associato a molecole di RNA.

I ribosomi sono composti da due subunità, una "grande" e un'altra "piccola", che sono liberamente dissociate nel citosol e si uniscono o si associano alla molecola mRNA che si traduce.

L'unione tra i ribosomi e l'mRNA dipende da molecole di RNA specializzate associate a proteine ​​ribosomiali (RNA ribosomiale o RNA e trasferimento o RNA ARNT), ognuna delle quali esercita funzioni specifiche.

Gli ARNT sono "adattatori" molecolari, perché attraverso una delle loro estremità possono "leggere" ogni codone o tripletta nell'RNA maturo (per complementarità delle basi) e attraverso l'altro possono unirsi all'amminoacido codificato dal codone "Read" ".

Le molecole RNR, d'altra parte, sono responsabili dell'accelerazione (catalizzare) il processo di legame di ciascun amminoacido nella catena del peptidi nascente.

Un RNM maturo eucariotico può essere "letto" da molti ribosomi, quante volte la cellula lo indica. In altre parole, lo stesso RNM può portare a molte copie della stessa proteina.

Codone di inizio e frame di lettura

Quando un RNM maturo viene affrontato dalle subunità ribosomiali, il complesso riboproteico "scansiona" la sequenza di detto molecola fino a quando non si trova un codone di inizio, che è sempre agosto e implica l'introduzione di un residuo di metionina.

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Il codone AUG definisce il frame di lettura per ciascun gene e, inoltre, definisce il primo aminoacido di tutte le proteine ​​tradotte in natura (questo aminoacido viene spesso eliminato dopo il traslazionalmente).

Codoni di terminazione

Altri tre codoni sono stati identificati come quelli che inducono la terminazione della traduzione: UAA, UAG e UGA.

Quelle mutazioni che implicano un cambiamento di basi di azoto nella tripletta che codificano per un aminoacido e che si traducono in codoni di terminazione sono note come mutazioni insignificanti, in quanto causano una detenzione prematura del processo di sintesi, che costituisce proteine ​​più brevi più brevi.

Regioni non traslazionate

Vicino alla fine 5 'delle molecole RNM mature ci sono regioni che non sono tradotte (UTR, dall'inglese Regione non tradulata), chiamate anche sequenze "leader", che si trovano tra il primo nucleotide e l'inizio della traduzione (agosto).

Queste regioni UTR che non sono tradotte hanno siti specifici per l'Unione con ribosomi e umani, ad esempio, hanno una lunghezza approssimativa di 170 nucleotidi, tra cui ci sono regioni regolatori, siti di legame proteico che funzionano nella regolazione della traduzione, ecc.

- Inizio della traduzione

La traduzione, così come la trascrizione è costituita da 3 fasi: una di iniziazione, un'altra di allungamento e infine una terminazione.

Iniziazione

È costituito dall'assemblea del complesso traslazionale sull'RNM, che merita l'unione di tre proteine ​​note come fattori di iniziazione (se, dell'inglese Fattore di iniziazione) If1, if2 e if3 alla piccola subunità del ribosoma.

Il complesso "pre -Iniziazione" formato dai fattori di iniziazione e la piccola subunità ribosomiale sono uniti, a sua volta, con un ARNT che "carica" ​​un residuo di metionina e questo set di molecole si lega all'RNAM, vicino al codone iniziale AUG.

Questi eventi portano all'unione RNM con la grande subunità ribosomiale, che porta al rilascio di fattori di iniziazione. La grande subunità del ribosoma ha 3 siti sindacali per molecole ARNT: sito A (aminoacido), sito P (polipeptide) e sito E (output).

Il sito A si unisce all'anticod aminoacile-art, che è complementare a quello dell'mRNA che viene tradotto; Il sito P è dove l'amminoacido viene trasferito dall'ARNT al peptide nascente e il sito s è dove si trova in ARNT "vuoto" prima di essere rilasciato al citosol dopo aver consegnato l'amminoacido.

Rappresentazione grafica delle fasi di iniziazione e allungamento della traduzione (Fonte: Jordan Nguyen/CC BY-S (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Allungamento

Questa fase consiste nel "movimento" del ribosoma lungo la molecola di mRNA e nella traduzione di ciascun codone che "leggendo" ciò che implica la crescita o l'allungamento della catena polipeptidica nella nascita.

Questo processo richiede un fattore noto come fattore di allungamento di GTP sotto forma di GTP, che è quello che guida la traslocazione di fattori di allungamento lungo la molecola RNM mentre sta traducendo.

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L'attività peptidil transferasi degli RNA ribosomiali consente la formazione di legami peptidici tra gli aminoacidi successivi che vengono aggiunti alla catena.

Terminazione

La traduzione termina quando il ribosoma incontra uno qualsiasi dei codoni di terminazione, poiché gli ARN non riconoscono questi codoni (non codificano gli aminoacidi). Vengono anche uniti le proteine ​​note come fattori di rilascio, che facilitano il distacco del ribosoma MR.

Traduzione Procary (passaggi-processi)

Nei procarioti, come nelle cellule eucariotiche, i ribosomi responsabili della sintesi proteica si trovano nel citosol (che è anche vero per i macchinari trascrizionali), un fatto che consente il rapido aumento della concentrazione citosolica di una proteina quando l'espressione dei geni che lo codifica aumenta.

Sebbene non sia un processo estremamente comune in questi organismi, l'RNM primario prodotto durante la trascrizione può subire la maturazione post -registro attraverso "taglio e giunzione". Tuttavia, il più comune è osservare i ribosomi attaccati ai primari trascritti che lo traducono contemporaneamente in quanto viene trascritto dalla sequenza del DNA corrispondente.

In considerazione di quanto sopra, la traduzione in molti procarioti inizia con la fine 5 ', poiché l'estremità 3' dell'mRNA rimane legata al DNA dello stampo (e si verifica in concomitanza con la trascrizione).

Regioni non traslazionate

Le cellule procariotiche producono anche RNM con regioni non tradotte che sono conosciute come "Shine-Dalgarno Box" e la cui sequenza di consenso è Aggagg. Come è evidente, le regioni UTR dei batteri sono considerevolmente più brevi di quelle delle cellule eucariotiche, sebbene esercitino funzioni simili durante la traduzione.

Processi

Nei batteri e in altri organismi procariotici il processo di traduzione è abbastanza simile a quello delle cellule eucariotiche. Consiste inoltre in tre fasi: iniziazione, allungamento e terminazione, che dipendono da specifici fattori procariotici, diversi da quelli utilizzati dagli eucarioti.

L'allungamento, ad esempio, dipende da fattori di allungamento noti come EF-TU ed EF-TS, anziché il fattore eucariotico G.

Riferimenti

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