LA SINTESI PROTEICA
Il meccanismo della sintesi
proteica [E1][F1]ha cominciato ad essere impostato sul piano strettamente biochimico
dopo le osservazioni, compiute alla fine degli anni 50, che estratti acellulari
erano in grado di operare l’incorporazione di amminoacidi marcati in strutture
proteiche in presenza di acidi ribonucleici e di ATP. Dall’analisi dei risultati
ottenuti e tenuto conto dell’assioma scaturito dall’esperienze di Bearle e Tatum
degli anni 40, un gene una proteina, nasce quello che Crick chiama il dogma
centrale della biologia, cioè che la sintesi proteica è il risultato della
trasmissione della informazione contenuta nel DNA ad un RNA che la trasferisce
quindi alla proteina:
DNA ---------------------------> RNA
--------------------> Proteina
Trascrizione
traduzione
Il processo biosintetico della
proteina avviene infatti in due momenti distinti: uno nucleare dove il DNA viene
“trascritto” nell’RNA messaggero che è complementare ad una delle catene del DNA
( con la sola differenza dell’uracile al posto della timida), ed uno
citoplasmatico in cui il messaggio contenuto nell’mRNA è “tradotto” nella
sequenza amminoacidica della proteina.
Perché la sintesi avvenga è
inoltre necessario un altro momento, anch’esso citoplasmatico, in cui gli
aminoacidi vengono trasformati in forma attiva che permetta loro di tradurre il
messaggio portato dell’ mRNA. La forma attiva dell’ amminoacido è il suo
corrispondente aminoacil-tRNA. E’ infatti il tRNA che funge da molecola
adattatrice per il riconoscimento con l’mRNA.
E’ stato poi osservato che il
luogo della sintesi , dove mRNA e tRNA si incontrano sono i ribosomi.
La formazione dell’ mRNA
avviene ad opera della RNA polimerasi-DNA dipendente.
La trascrizione avviene solo su
una delle catene del DNAA e procedendo la sontesi in direzione 5’ vesro 3’
fungerà da stampo la catenaa a direzione 3’ verso 5’.
Non tutti lgi RNA sono
trascritti però dalla stessa catena del DNA, alcuni sono trascritti da una altri
dall’ altra. Il frammento di DNA che trascrive una singola catena continua di
mRNA è detto “unità di trascrizione”. Ogni gene o castrone trascrive l’mRNA per
una proteina;
L’mRNA contiene l’informazione
necessaria all’allineamento sequenziale delgi amminoacidi nella molecola
proteica che deve essere biosintetizzata. Nasce quindi il problema di come si
possano codificare 20 amminoacidi con 4 basi eterocicliche. Infatti i nucleotidi
costituenti l’mRNA sono l’ AMP, il GMP, il CMP, e l’UMP, mentre gli amminoacidi
che si ritrovano nelle proteine sono una ventina.
Da un punto di vista teorico,
ragionando in termine di codice, è chiaro che da quattro parole (le quattro basi
nucleotidiche) non possono corrispondere a venti ( i venti amminoacidi). Se il
codice è di 2 lettere, essendo 4 le basi, si possono avere 16 possibilità, che
sono sempre insufficienti a codificare gli amminoacidi proteici. Quindi il
codice minimo deve essee di tre lettere, cioè una tripletta di nucleotidi, in
questo caso le combinazioni sono 64, più che sufficienti a codificare i 20
amminoacidi.
Il problema della
corrispondenza tra le triplette di nucleotidi e gli amminoacidi è stato risolto
nel 1961 da Nirenberg e Matthaeii i quali osservarono che in un sostema
acellulare sintetizzante proteine un acido poliuridilico sintetico (poliU)
codificava la sintesi di un polipeptide contenente solo fenilalanina. In seguito
fu dimostrato che in presenza di poliadenilato (poliA) si aveva incorporazione
di sola lisina ed in presenza di policitidilico (poliC) di sola prolina.
Usando polinucleotidi sintetici
contenenti due o più basi, Khorana ha allargato le conoscenze sui rapporti tra
nucleotidi ed amminoacidi; Usando trinucleotidi a sequenza nota è stato
possibile assegnare un amminoacido a quasi tutte le 64 triplette teoriche. E’
nato così quello che oggi è conosciuto come codice genetico costituito da 64
codon.
