Il flusso dell’informazione e il dogma centrale (Crick, 1958)

1. Il flusso dell’informazionee il dogma centrale (Crick, 1958) Trascrizione Traduzione Traduzione Traduzione Traduzione Garrett & Grisham

2. La natura del codice genetico e la sintesi proteica • Occorre tradurre il linguaggio “a quattro lettere” (basi) dell’RNAm in uno a 20 lettere (amminoacidi) delle proteine • È richiesto un codice a triplette: 4 3 = 64, mentre 42 = 16 non basterebbe per codificare 20 amminoacidi. Un gruppo di tre basi codifica per un amminoacido. • Il codice non è sovrapposto • La sequenza è letta da un punto di partenza fisso, senza “punteggiatura” (interruzioni) • Il codice è degenerato (tranne Trp e Met, ogni amminoacido può essere codificato da più triplette)

3. Il codice genetico non è sovrapposto Codice non sovrapposto Codice sovrapposto

4. Una sequenza teoricamente può essere letta in più modi con diversi moduli o “frames” di lettura Questo accade per alcuni virus e batteri

5. “Frame o griglia di lettura”, delezioni ed inserzioni • “Gene” corretto: • THE BIG RED FOX ATE THE EGG • Delezione: • THEIGR EDF OXA TET HEE GG.. • Inserzione: • THEIGR EDXFOX ATE THE EGG • Una inserzione e una delezione ripristinano il corretto “frame di lettura” Voet

6. Il codice genetico

7. Il codice genetico • Tutti i codoni (triplette) hanno un significato (61 codificano, tre sono codoni di terminazione) • Il codice non è ambiguo • Codoni che rappresentano lo stesso amminoacido (sinonimi) o amminoacidi simili hanno spesso sequenza simile • Spesso la terza base è irrilevante • Il codice genetico “standard” è largamente diffuso, ma non universale • In alcune circostanze, un codone di terminazione UGA codifica per la selenocisteina

8. La degenerazione protegge in parte dalle mutazioni da: Champe

9. Mutazione silente Nel DNA A al posto di C TACACCGAGGGACTAATT…… Trascrizione mRNA AUGUGGCUCCCUGAUUAA… peptide Met Trp Leu Pro Asp STOP Per la degenerazione del codice genetico non si ha cambiamento della tripletta, viene sintetizzata la stessa proteina

10. Mutazione di senso Nel DNA A al posto di T TACACCGAGGGCCAAATT…… Trascrizione mRNA AUGUGGCUCCCGGUUUAA… peptide Met Trp Leu Pro Val STOP si ha cambiamento della tripletta, viene viene modificato il messaggio genetico

11. Mutazione senso a livello dell’emoglobina

13. Gli RNA transfer (RNAt) servono da adattatori tra RNAm e amminoacidi RNAt Adattatore Tripletta che codifica per un amminoacido

14. Struttura dei tRNA codon e anticodon sono antiparalleli

15. Interazione tra RNAt e RNAm

16. L’attivazione degli amminoacidi richiede ATP L’amminoacil-AMP è una anidride mista

17. Formazione dell’amminoacil-RNAt La fenilalanina è selezionata tramite il suo codone

18. I ribosomi • Legano RNAm in modo che i codoni interagiscano correttamente con gli anticodoni dell’RNAt • Contengono siti per il peptide nascente (sito P) e per amminoacil-RNAt entrante (sito A) • Favoriscono l’interazione con fattori proteici non ribosomiali • Catalizzano la formazione del legame peptidico (ribozima) • “Scorrono” in modo da tradurre i codoni in sequenza (traslocazione)

19. ribosomi Una cellula procariotica In Escherichia coli circa 20000 ribosomi/cellula I ribosomi ocntngono l’80 % dell’RNA totale

20. Allungamento

21. RF si lega Terminazione • La terminazione è segnalata da tre triplette “senza senso” (che non corrispondono ad un RNAt; UAA, UAG, UGA) • Quando al sito A c’è una tripletta “senza senso” , fattori di rilascio (RF)favoriscono la idrolisi del legame tra peptide e ultimo RNAt e la dissociazione delle subunità ribosomiali a spese di GTP Il legame peptidil-RNAt si idrolizza I componenti si dissociano

22. Polisomi Direzione della traduzione Gruppi di ribosomi che leggono lo stesso RNAm e rendono possibile la rapida traduzione di un messaggio

23. Modificazioni post-traduzionali delle proteine

25. Nei batteri c’è uno stretto accoppiamento fra trascrizione e traduzione Direzione della trascrizione Direzione della traduzione

26. Negli eucarioti traduzione e trascrizione avvengono nel nucleo e nel citoplasma

27. Problema degli eucarioti:Le regioni codificanti dei geni deglieucarioti sono interrotte da sequenze che devono essere eliminate

28. Negli eucarioti un problema in più:lo splicing

30. Gli INTRONI possono essere visualizzati ibridando mRNA con DNA genomico

31. Decifrare il Codice! • 1953: DNA structure (Watson and Crick) • 1961: the genetic code (Matthaei and Nirenberg)

32. …nel frattempo…. • George Gamow – a Russian physicist, is excited by the double helix • The “RNA tie club”

33. F. Crick fu il primo a venire a sapereche il codice si legge a triplette

34. 14.3 Studies by Nirenberg, Matthaei, and Others Led to Deciphering of the Code 14.3.1 Synthesizing Polypeptides in a Cell-Free System Marshall Nirenberg (1927-) pioneered the use of cell-free translation systems Nirenberg was a gator (‘48 B.S., ‘52 M.S.) who later received a Ph.D. from Michigan and moved to the NIH

36. Triplet Binding Assay

39. Results of Synthetic Copolymer Experiments

41. But … there isn’t only 1 code, but 16!