La sintesi proteica

La traduzione (sintesi proteica) del DNA è la conversione delle triplette dei codoni in peptidi. La sintesi proteica avviene nei ribosomi, presenti in grande quantità nella cellule (tanto da caratterizzare il reticolo endoplasmatico rugoso negli eucarioti).

I ribosomi sono costituiti da due subunità, una maggiore dove è contenuto un “tunnel” dove si svolge la sintesi proteica, ed una minore composta da una “testa”, un “corpo” ed una “piattaforma”. Le 3 porzioni sono organizzate a costituire una fessura dove entra mRNA per la decodifica.

Le funzioni dei ribosomi sono quelle di legare mRNA e gli amminoacil-tRNA (uno per la catena nascente, uno per legare l’entrante ed uno per l’uescente). Hanno anche il compito di interagire con i fattori proteici che regolano la sintesi proteica e di catalizzare la sintesi proteica.

I ribosomi, a livello strutturale e funzionale, sono molto simili nei procarioti e negli eucarioti. Gli studi hanno evidenziato diverse prove a sostegno della teoria che siano uno dei primi costrutti complessi creati dall’evoluzione.

Meccanismo

La sintesi proteica consta di 3 fasi:

• Inizio
• Allungamento
• Terminazione

Durante la fase d’inizio, le sequenze di pirimidine vengono allineate sull’estremità 3’, mentre le sequenze di purine vengono allineate sull’estremità 5’. La traduzione incomincia dall’N terminale e procede fino a giungere sul C terminale. I ribosomi legano mRNA in direzione 5’-3’. Intervengono 3 diversi fattori:

• IF-3, si lega sulla subinità 30S e provocando la dissociazione del complesso
• IF-1, collabora per favorire l’associazione di IF-3 e 30S
• IF-2, complessa mRNA e GTP, quindi si lega a 30S

Quando si associa IF-2, IF-3 si dissocia, permettendo l’associazione di 30S e 50S. In questo stato il sito ora è pronto a ricevere un amminoacil-tRNA. La fase di allungamento è regolata dai fattori di allungamento: EF.-Tu lega amminoacil-tRNA e GTP. L’amminoacil-tRNA si lega al sito ed EF-Ts ricicla EF-Tu. Il meccanismo chiave nella sintesi proteica viene svolto dall’enzima peptidil transferasi. Il sito attivo è a forma di imbuto per permettere il corretto allineamento dei gruppi reattivi in fase di avvicinamento. Si instaurano dei ponti ad idrogeno. La reazione di appaiamento è irreversibile e richiede il consumo di 2 molecoledi GTP. La fase di terminazioneè gestita da fattori di rilascio che riconoscono i codoni di stop nel sito A. Quando vengono riconosciuti, il fattore di rilascio converte la peptidil transferasi in una idrolasi, che elide la catena sul tRNA ed il peptide viene liberato. Il meccanismo è regolato all’inizio dalla disponibilità del sito attraverso la fosforilazione di eLF-25. Inibitori selettivi della sintesi proteica dei procarioti sono impiegati per lo sviluppo di antibiotici. Le proteine prodotte dalla sintesi proteica vengono ripiegate dai chaperoni molecolari. Le proteine sono sintetizzate con una sequenza segnale (16-22 amminoacidi) che indicano la loro destinazione. A livello della membrana, proteina specifiche riconoscono il segnale ed interagiscono con enzimi translocasi per “spedire” le proteine. Quando si è raggiunto il sito di destinazione, una peptidasi rimuove la sequenza segnale.