La sintesi proteica

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La sintesi proteica o traduzione è un processo biochimico che si svolge nel citoplasma cellulare e ha il compito di leggere le informazioni contenute nella molecola di mRNA (RNA messaggero) maturo e funzionale. Pur svolgendosi in maniera accurata (un errore ogni diecimila), veloce (ogni secondo vengono inseriti 15 aminoacidi), è comunque un processo dispendioso da un punto di vista energetico. Come nel processo di trascrizione, anche la sintesi proteica presenta tre fasi: inizio, allungamento e termine.

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Formazione della molecola mRNA

Siccome l’mRNA ha bisogno di un “interprete” per leggere il messaggio, questo compito verrà svolto da degli “adattatori” chiamati tRNA (RNA tranfert), molecole relativamente corte (circa 80 nucleotidi) presenti in grandi quantità, il cui compito sarà quello di trasportare gli amminoacidi. Riavvolti tridimensionalmente sulle loro basi azotate, assumono una forma che ricorda un trifoglio. Fino ad oggi, sono oltre una ventina gli tRNA diversi, uno per ogni amminoacido.

Molecola di tRNA

 

Come avviene questa lettura? Il tRNA ha un sito di legame formato da tre basi, una tripletta CCA, che aggancerà specifici amminoacidi, mentre nella parte opposta, chiamata anticodone, una tripletta AUG aggancerà un codone dell’mRNA. Le tre basi saranno complementari all’amminoacido del codone dell’mRNA e ciò permetterà di codificare il messaggio dei geni in proteine. Le dinamiche del processo avvengono in vere e proprie “macchinette macromolecolari” dette ribosomi, organuli formati da due subunità, una minore e una maggiore (costituite per due terzi da rRNA, RNA ribosomiale  e un terzo da proteine), presenti nel citoplasma e con il compito di coordinare l’assemblaggio fra tRNA e mRNA.

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Rappresentazione di un ribosoma

I ribosomi presentano tre siti attivi chiamati A-P-E (A come Amino acid, P come Polypeptide, E come Exit). Nel sito A si agganciano in entrata i tRNA con il loro specifico amminoacido, nel sito P l’amminoacido sarà in fase di assemblaggio per formare la catena polipetidica e infine nel sito E i tRNA, scarichi del proprio amminoacido, usciranno dal ribosoma.

Fase d’inizio: incomincia quando le due subunità, (minore e maggiore) che costituiscono i ribosomi si separano e tali rimarranno grazie a fattori (IF6 e IF1IF3, initiation factors) che ne impediranno il ricongiungimento. La subunità minore si legherà alla molecola di mRNA nel sito attivo P presso l’estremità 5’. Il tRNA, che porta con sé il primo amminoacido (in genere formil-metionina), andrà a legarsi alla subunità minore in corrispondenza della tripletta AUG, complementare alla sequenza del tRNA (UAC). Questa “costruzione” viene detta complesso d’inizio. A questo punto si unirà al complesso la subunità maggiore, chiudendo di fatto il ribosoma e lasciando inserito il tRNA nel sito P.

Allungamento: un secondo tRNA col suo amminoacido, andrà a posizionarsi nel sito attivo A. In questo modo tra l’amminoacido f-Met e quello del nuovo tRNA appena giunto, si formerà un legame peptidico che di fatto li unirà. Siccome per l’unione è necessaria energia, questa viene fornita dall’idrolisi di una molecola di Guanosintrifosfato (GTP) che formerà guanosindifosfato e fosfato (GDP e P). A questo punto il ribosoma si sposterà di un codone lungo l’mRNA con uscita del primo tRNA senza più l’amminoacido e giungerà un terzo tRNA nel sito A. Il processo andrà avanti in questo modo formando la catena polipeptidica formata dagli amminoacidi.

Termine: L’allungamento avrà termine quando il ribosoma, nel suo scorrimento, incontrerà il codone di stop (che sono tre, UAA-UAG-UGA). Poiché nel codone di stop non corrisponde alcun tRNA, nel sito attivo A si inserirà una proteina detta fattore di rilascio (RF) che stimola la dissociazione delle due subunità. In questo modo la catena polipeptidica verrà rimossa e avrà termine la sintesi proteica.

 

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