La sintesi proteica

Negli organismi eucarioti i meccanismi con cui avviene la sintesi proteica sono più complessi; una caratteristica fondamentale che riguarda gli eucarioti è che la trascrizione ha luogo all’interno del nucleo della cellula, mentre le proteine sono sintetizzate nel citoplasma.

La sintesi proteica richiede l’mRNA, due tipi di RNA: l’RNA ribosomiale e l’RNA di trasporto. Queste molecole differiscono dall’RNA messaggero sia per la struttura sia per la funzione.
I ribosomi sono i siti della sintesi proteica e sono costituiti per un terzo da proteine e per due terzi da RNA; il tipo di RNA che essi contengono è detto RNA ribosomiale (rRNA).

Ogni ribosoma è formato da due subunità, ognuna composta da rRNA e proteine specifiche:

·         La subunità più piccola ha un sito di legame per l’mRNA;

·         La subunità più grande ha tre siti di legame per il tRNA (RNA di trasporto).

Le molecole di RNA di trasporto (tRNA) possono essere invece paragonate a un dizionario bilingue che traduce il linguaggio degli acidi nucleici in quello delle proteine.

Alcune parti della sequenza nucleotidica sono uguali in tutti i tRNA, mentre le altre variano a seconda del particolare tRNA. Un secondo sito di attacco si trova su uno dei “bracci” della molecola; questo sito è costituito da tre nucleotidi che formano un anticodone.

Un’altra regione della molecola di tRNA funziona come sito di riconoscimento per un enzima chiamato amminoacil-tRNA sintetasi. Ognuno di questi enzimi ha un sito di legame per un dato amminoacido e per la relativa molecola di tRNA. Le amminoacil-tRNA sintetasi catalizzano l’attacco degli specifici amminoacidi alle relative molecole di tRNA; in questo modo l’amminoacido è pronto per essere trasportato in un punto preciso della catena polipeptidica in via di formazione.

La sintesi proteica è detta trascrizione.

La prima fase (o, semplicemente, inizio) comincia quando la subunità minore del ribosoma si attacca al filamento di mRNA presso l’estremità 5’, ponendo in relazione il primo codone.

L’estremità iniziale dell’mRNA si attacca al ribosoma anche se il resto della molecola è ancora in fase di trascrizione; nei procarioti trascrizione e traduzione possono avvenire contemporaneamente.

Il primo tRNA si colloca in modo da appaiarsi con il codone d’inizio dell’mRNA. Nei procarioti il tRNA che ha questo anticodone porta con se una forma modificata dell’amminoacido metionina, nota come fMet.

Questo sarà pertanto il primo amminoacido della catena polipeptidica in via di formazione, ma in seguito fMet viene generalmente rimossa dal polipeptide.

La combinazione fra la subunità minore, l’mRNA e il tRNA d’inizio è detta complesso di inizio. La subunità maggiore si attacca a quella minore e il tRNA d’inizio, con la fMet, va a occupare il sito P della subunità maggiore.

L’energia necessaria per questa tappa, che completa la fase iniziale, viene fornita dall’idrolisi del nucleotide guanosina trifosfato (o GRT).

All’inizio della seconda fase il secondo codone dell’mRNA si trova in corrispondenza del sito A della subunità maggiore. Un tRNA con l’anticodone complementare si inserisce sulla molecola di mRNA e viene a occupare il sito A del ribosoma. A questo punto entrambi i siti, A e P, sono occupati e si forma un legame peptidico tra i due amminoacidi, attaccando il primo (fMet) al secondo.

L’mRNA poi scorre in avanti di un codone nel ribosoma. Il primo tRNA si sposta nel sito E e viene liberato. Il secondo tRNA, al quale ore sono attaccati fMet e il secondo amminoacido, passa dal sito A al sito P. Un terzo complesso amminoacido-tRNA si inserisce nel sito A di fronte al terzo codone dell’mRNA.

Quindi l’operazione si ripete. All’estremità finale del filamento di mRNA è presente uno dei tre codoni che portano il segnale di arresto. Non esistono tRNA con anticodoni corrispondenti a queste triplette di stop e durante la fase di terminazione nel sito A non entrerà alcun tRNA, ma si inserirà una proteina detta fattore di rilascio.

Nelle cellule procariote la parte iniziale della molecola dell’mRNA rimane libera e un altro ribosoma può formare con essa un complesso d’inizio. Un gruppo di ribosomi che legge la stessa molecola di mRNA è detto polisoma.

I polisomi sintetizzano contemporaneamente molte copie di un polipeptide a partire dalle istruzioni trasportate da un’unica molecola di mRNA.