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06 traduzione

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Gene expression: Translation

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06 traduzione

  1. 1. Capitolo 6 Espressione genica: la traduzione Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A http://www.guidobarbujani.it/progetti/genetica/Guido/index.php? lng=it&p=4 http://www.guidobarbujani.it/index.php/1-genetica
  2. 2. Domande 6 • Com’è fatta una proteina? • Che rapporto c’è fra la sequenza di nucleotidi nel DNA e quella degli amminoacidi nella proteina? • Quali sono i ruoli dei vari RNA nella sintesi proteica? • Quali sequenze segnalano l’inizio e la fine della traduzione?
  3. 3. Figura 6.1 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A
  4. 4. Figura 6.2 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A Gli amminoacidi
  5. 5. Figura 6.3 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A Formazione del legame peptidico
  6. 6. Nirenberg e Matthaei, 1961: omopolimeri in sistema cell-free RNA sintetici ottenuti grazie alla polinucleotide fosfatasi. Polinucleotide aa osservati nel peptide UUU solo Phe CCC solo Pro AAA solo Lys GGG solo Gly
  7. 7. Khorana, 1962: miniRNA in sistema cell-free (copolimeri statistici) Frequenze nell’RNA ottenuto a partire da ¾ U e ¼ G e nei polipeptidi: Attese Osservate P(UUU) = ¾ x ¾ x ¾ = 27/64 Phe = 1.00 P(UUG) = ¾ x ¾ x ¼ = 9/64 Leu = 0.32 P(UGU) = ¾ x ¼ x ¾ = 9/64 Cys = 0.31 P(GUU) = ¼ x ¾ x ¾ = 9/64 Val = 0.37 P(UGG) = ¾ x ¼ x ¼ = 3/64 Trp = 0.12 P(GUG) = ¼ x ¾ x ¼ = 3/64 Gly = 0.14 P(GGU) = ¼ x ¼ x ¾ = 3/64 P(GGG) = ¼ x ¼ x ¼ = 1/64
  8. 8. Khorana: miniRNA in sistema cell-free Attese Osservate P(UUU) = ¾ x ¾ x ¾ = 27/64 Phe = 1.00 P(UUG) = ¾ x ¾ x ¼ = 9/64 Leu = 0.32 P(UGU) = ¾ x ¼ x ¾ = 9/64 Cys = 0.31 P(GUU) = ¼ x ¾ x ¾ = 9/64 Val = 0.37 P(UGG) = ¾ x ¼ x ¼ = 3/64 Trp = 0.12 P(GUG) = ¼ x ¾ x ¼ = 3/64 Gly = 0.14 P(GGU) = ¼ x ¼ x ¾ = 3/64 P(GGG) = ¼ x ¼ x ¼ = 1/64
  9. 9. Nirenberg & Leder, 1964: tRNA legati ai ribosomi
  10. 10. Figura 6.7 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A Il codice genetico
  11. 11. Il codice genetico: 1. È a triplette; 2. È continuo (nessun nucleotide viene saltato); 3. Non ha sovrapposizioni (eccezioni: alcuni procarioti); 4. È universale (eccezioni: mitocondri, Tetrahymena); 5. È degenerato (tranne che per met e trp); 6. Ha segnali di inizio (AUG) e fine (UAA, UAG, UGA). Qual è il vantaggio di un codice degenerato?
  12. 12. The genetic code is shown in the circular form, with known alternative meanings indicated outside the circle. Differences with the standard genetic code are shown as follows: red for mitochondrial, blue for ciliate nuclear code, and orange for the ambiguous yeast nuclear code Qualche eccezione:
  13. 13. Alternate start codons are still translated as Met when they are at the start of a protein (even if the codon encodes a different amino acid otherwise). This is because a separate transfer RNA (tRNA) is used for initiation In prokaryotes the use of GUG and UUG as initiators in addition to AUG is known to be quite widespread; for example, an analysis of the E. coli genome revealed that 14% of the genes use GUG for translation initiation, and 3% utilize UUG.
  14. 14. Figura 6.5 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A
  15. 15. Figura 6.6 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A
  16. 16. Wobbling o vacillamento in terza base Qual è il vantaggio di un codice vacillante?
  17. 17. Figura 6.9 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A Basi modificate: Ψ = pseudouridina D = diidrouridina Gme = metilguanosina Gme2 = dimetilguanosina I = inosina Ime = metilinosina T = ribotimidina
  18. 18. Figura 6.10 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A tRNA carico e scarico. L’amminoacido viene legato al tRNA dall’amminoacil tRNA sintetasi
  19. 19. Figura 6.11 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A
  20. 20. Schema della traduzione: procarioti 1. Inizio: Legame fra fattori d’inizio (enzimi) e subunità 30S del ribosoma Legame fra la seq. di Shine-Dalgarno e l’rRNA 30S (complesso d’inizio 30S) Legame fra AUG e fMet-tRNA Legame con la subunità 50S del ribosoma (complesso d’inizio 70S) 2. Allungamento: Legame fra amminoacil-tRNA e ribosoma Formazione del legame peptidico Scorrimento (traslocazione) del ribosoma lungo l’mRNA 3. Terminazione: Incontro col codone di stop Legame fra fattore di rilascio e codone di stop Rilascio del polipeptide, separazione delle subunità ribosomali
  21. 21. Figura 6.12 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A
  22. 22. Figura 6.15 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A Traduzione: inizio
  23. 23. Nei procarioti, la fMet porta un gruppo formilico (CHO) legato al gruppo amminico Nei tRNA carichi, l’amminoacido è legato al gruppo carbossilico, e quindi per un legame peptidico dispone solo del gruppo amminico
  24. 24. Perciò, la catena peptidica si può estendere solo all’estremità carbossi-terminale NH2
  25. 25. Figura 6.13 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A
  26. 26. Figura 6.14 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A
  27. 27. Figura 6.16 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A
  28. 28. Negli Eucarioti è un po’ lo stesso, però un po’ no 1. L’AUG dell’mRNA non viene riconosciuto da una fMet, ma da una Met 2. Non c’è la sequenza di Shine-Dalgarno 3. Intervengono invece fattori di inizio eucarioti (eIF), cioè proteine 4. Una di loro, Cap binding protein (CBP) si lega al cap e localizza l’AUG iniziale 5. Anche la coda di poliA del messaggero svolge un ruolo, stimolando la traduzione
  29. 29. Traduzione: allungamento
  30. 30. Figura 6.19 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A
  31. 31. Traduzione: terminazione Il fattore di rilascio, RF
  32. 32. Figura 6.20 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A Traduzione: terminazione
  33. 33. Figura 6.21 Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A Trasporto delle proteine al reticolo endoplasmatico
  34. 34. Quanti peptidi produce una molecola di mRNA?
  35. 35. Riassunto 06 • Chiamiamo codice genetico l’insieme delle triplette di nucleotidi (codoni), ciascuna delle quali designa un amminoacido nella catena polipeptidica • Il codice genetico è (1) universale, (2) continuo e (3) degenerato, cioè per un amminoacido possono esistere più triplette • Il messaggero viene tradotto in un peptide nei ribosomi • Il tRNA presenta al ribosoma gli amminoacidi • La sequenza polipeptidica viene determinata dal legame fra il codone e l’anticodone complementare del tRNA • Il codone di inizio traduzione è AUG, che codifica per Met; questa metionina può restare nel peptide, o essere eliminata • Ci sono differenze fra Procarioti e Eucarioti nei meccanismi di inizio della traduzione • La catena polipeptidica si estende sempre in direzione C-terminale • La traduzione termina quando sull’mRNA si incontra un codone di stop (UAG, UAA o UGA)

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