Il capitolo tratta della traduzione e dell'espressione genica, spiegando come le proteine sono sintetizzate attraverso il legame tra il DNA e gli amminoacidi tramite l'RNA. Viene discusso il codice genetico, le sue caratteristiche e le differenze tra procarioti ed eucarioti nel processo di traduzione. Infine, si evidenziano i ruoli dei vari RNA e le sequenze che segnano l'inizio e la fine della traduzione.

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
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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. Figura 6.1
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4. Figura 6.2
Peter J Russell, Genetica © 2010
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Gli amminoacidi

5. Figura 6.3
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Formazione del legame peptidico

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. 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. 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. Nirenberg & Leder, 1964: tRNA
legati ai ribosomi

10. Figura 6.7
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Il codice genetico

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. 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. 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. Figura 6.5
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15. Figura 6.6
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16. Wobbling o vacillamento in terza base
Qual è il vantaggio di un codice vacillante?

17. Figura 6.9
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Basi modificate:
Ψ = pseudouridina
D = diidrouridina
Gme = metilguanosina
Gme2 = dimetilguanosina
I = inosina
Ime = metilinosina
T = ribotimidina

18. Figura 6.10
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tRNA carico e
scarico.
L’amminoacido
viene legato al tRNA
dall’amminoacil
tRNA sintetasi

19. Figura 6.11
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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. Figura 6.12
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22. Figura 6.15
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Traduzione: inizio

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. Perciò, la catena peptidica si può estendere
solo all’estremità carbossi-terminale
NH2

25. Figura 6.13
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26. Figura 6.14
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27. Figura 6.16
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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. Traduzione: allungamento

30. Figura 6.19
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31. Traduzione:
terminazione
Il fattore di
rilascio, RF

32. Figura 6.20
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Traduzione: terminazione

33. Figura 6.21
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Trasporto delle proteine al reticolo endoplasmatico

34. Quanti peptidi produce una molecola di mRNA?

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)