Traduçión (biologîa)

ZE	Quésta pàgina a l'é scrîta in zenéize, segóndo a grafîa ofiçiâ

A traduçión ò scìntexi protéica a l'é, in biologîa, o procèsso co-o quæ inte çélole l'informaçión genética contegnûa into RNA mesagê (mRNA) a l'é convertîa inte proteìnn-e. Infæti quésto mesàggio o l'é lezûo da ‘n ribozöma che, co-o reclutaménto di tRNA ligæ a speçìfichi aminoàçidi, o permétte a formaçión da cadénn-a polipeptìdica. In particolâ, l'informaçión genética a l'é codificâ da triplétte de nucleotìdi, dîte codoìn: dæto che e bâze azotæ són quàttro (adenìnn-a, guanìnn-a, citozìnn-a e timìnn-a, sostitoîa inte l'RNA da l'uracîle), e triplétte che se pêuan formâ són raprezentæ da 64 (4³) divèrse conbinaçioìn.

Schematizaçión do mecanîximo da traduçión

Stöia da decodificaçión do còdice genético

Into 1961 i doî biochìmichi Marshall Nirenberg e Heinrich Matthaei àn conpîo o prìmmo pàsso vèrso a decodificaçión do còdice genético co-a descovèrta che di mRNA artifiçiâli da lô prodûti, inserî inte ‘n apòxito estræto batérico, vegnîvan tradûti in speçìfichi aminoàçidi: UUU o codificâva pe-a fenilalanìnn-a, AAA pe-a lisìnn-a, CCC pe-a prolìnn-a.

Inti ténpi aprêuvo, gràçie a-e nêuve tècniche biochìmiche, s'é conpréizo a codìfica de âtri speçìfichi aminoàçidi (Thr, His, Asn, Gln) da triplétte contenénti adenìnn-a e citozìnn-a; inte l'èrco de pöchi ànni o quàddro de decodificaçión o l'é stæto dónca conpletòu e s'é descovèrto a corispondénsa tra ògni poscìbile codón e-o seu aminoàçido, insémme a-o ròllo di coscì dîti codoìn de stop.

Pe de ciù, l'asoçiaçión ch'a l'avégne tra-i ribosömi e-i tRNA ligæ a-i aminoàçidi a l'é stæta demostrâ da ‘n esperiménto do mæximo Nirenberg, ch'o l'à adêuviòu a capaçitæ de ‘n fìltro de nitrocellulôza de lasciâse atraversâ da tRNA e trinucleotìdi, ma de trategnî pe cóntra i ribosömi. Infæti, gràçie a l'ûzo de tRNA ligæ a fenilalanìnn-a marcâ radioativaménte e triplétte de UUU, s'é òservòu cómme in sciô fìltro restàsse caturòu o conplèsso formòu da ribosöma, trinucleotìde e tRNA-Phe.

O còdice genético

O còdice genético o se conpónn-e de 64 divèrse triplétte de nucleotìdi, di quæ 61 codìfican pe-i 20 aminoàçidi existénti, méntre i âtri 3 són dîti codoìn de stop, perché segnâlan a fìn da traduçión da proteìnn-a. In particolâ, i tréi codoìn de stop són UAA, UGA, UAG. O còdice genético o prezénta træ caraterìstiche fondamentâli:

o l'é universâ, sàiva a dî che ògni aminoàçido o l'é codificòu da-e mæxime triplétte in tùtti i òrganîximi vivénti;
o l'é degeneròu, sàiva a dî chò-u mæximo aminoàçido o peu êse codificòu da ciù codoìn;
o l'é ciæo, sàiva a dî che ògni codón o codìfica sôlo ‘n speçìfico aminoàçido

Tùtti i 64 poscìbili codoìn co-e seu corispondénse

mRNA, tRNA e ribosöma

O tRNA

A molécola do tRNA (RNA transfer) a se conpónn-e de ‘na cadénn-a de RNA ricegâ in ciù dógge gràçie a di ligàmmi a idrógeno. Ògni tRNA o prezénta doæ regioìn fondamentâli pe-o seu cónpito, ösæ o scîto de ligàmme conplementâre pe l'aminoàçido (CCA) in sce l’estremitæ 3’, e l'anti-codón, ch'o l'é a triplétta de nucleotìdi conplementâri a quélla in sce l'mRNA da inganciâ.

O procèsso de ingàncio de ‘n aminoàçido in sciô seu tRNA o l'avégne in doæ reaçioìn, l'ùnn-a e l'âtra catalizæ da l'enzìmma aminoacil-tRNA scintetâxi. Prìmma de tùtto l'aminoàçido, pe mêzo do consùmmo de ATP, o vénge asoçiòu a AMP a formâ ‘n intermêzo aminoacil-AMP. Inte ‘n segóndo ténpo, l'aminoàçido o végne stramuòu a l'estremitæ CCA in 3’ in sciô tRNA reçeivénte, méntre AMP o l'é relasciòu.

A propòxito de l'acobiaménto do codón con l'anti-codón, méntre o ligàmme di prìmmi doî scîti o l'é ciù fòrte, into tèrso o l'é pe cóntra “destéizo” e dónca in quésta poxiçión avégne ciù de spésso di ligàmmi no convençionâli co-e bâze. Coscì, prezénpio, l'anti-codón do tRNA-Phe AAG o s'ingància no sôlo a-o corispetîvo UUC, ma a UUU ascì, zaché a bâze azotâ inta tèrsa poxiçión a l'é mêno rigorôza (in ingléize a l'é dîta wobble base “bâze balænn-a”).

O procèsso de caregaménto do tRNA
I acobiaménti de “bâze balænn-e”

O ribosöma

O ribosöma o l'é formòu da ‘na subunitæ magiô e da ‘na subunitæ minô, tùtte e doæ conpòste da rRNA e proteìnn-e. In bâze a-a velocitæ de preçipitaçión con ultraçentrifugaçión, i ribosömi són dîti 70S inti procariöti e 80S inti eucariöti; in particolâ:

i ribosömi procariòtichi 70S conpréndan 'na subunitæ minô 30S (fæta de rRNA 16S e proteìnn-e) e ‘na subunitæ magiô 50S (fæta de rRNA 5S, 23S e proteìnn-e);
i ribosömi eucariòtichi 80S conpréndan ‘na subunitæ minô 40S (fæta de rRNA 18S e proteìnn-e) e ‘na subunitæ magiô 60S (fæta de rRNA 5S, 28S, 5.8S e proteìnn-e).

‘Na çélola cómme Escherichia coli a possêde in média 20.000 ribosömi pöcasæ e-a màssa de quésti a raprezénta o 30-50% da màssa sécca conplescîva da çélola. A ògni mòddo, o nùmeo di ribosömi o corispónde a-a condiçión metabòlica da çélola e inti câxi de âta ativitæ o peu montâ ànche a divèrsci milioìn.

E divèrse strutûe di ribosömi eucariòtico e procariòtico
O ribosöma 70S de Escherichia coli, co-a subunitæ magiô in rósso e quélla minô in bleu

L'RNA mesagê (mRNA)

L'RNA mesagê (mRNA) o l'é o prodûto da trascriçión, sàiva a dî quéllo tìpo de RNA depoxitâio de l'informaçión genética contegnûa into DNA, ch'a l'à da êse spedîa a-i ribosömi pe-a scìntexi de proteìnn-e. Dæto che i gêni procariòtichi són òrganizæ pe-a ciù pàrte in operoìn, quésti codìfican pe ciù proteìnn-e, ciaschedùnn-a de quæ a l'é tradûta da-i ribosömi da ‘n scîto de inàndio indipendénte (són dîti gêni policistriònichi). Pe cóntra, i gêni eucariòtichi no són òrganizæ in operoìn e codìfican ùnn-a sôla proteìnn-a co-o seu séncio scîto de inàndio (són dîti gêni monocistriònichi).

I scîti de inàndio inti RNA procariòtichi són caraterizæ da-a sequénsa Shine-Dalgarno, ch'a végne prìmma do codón de inàndio AUG. Infæti, l'acobiaménto de bâze tra-a sequénsa Shine-Dalgarno e ‘na sequénsa conplementâre in sce l'rRNA a permétte de aliniâ l'mRNA in sciô ribosöma. In càngio, i mRNA eucariòtichi se lîgan a-a subunitæ minô do ribosöma pe mêzo do capùsso (in ingléize dîto cap) de 7-metilguanosìnn-a in sce l'estremitæ 5’: o ribosöma o côre dapeu lóngo l'mRNA, scìn a intopâ ‘n codón de inàndio AUG, in corispondénsa do quæ l'é tradûto l'aminoàçido metionìnn-a.

A sequénsa Shine-Dalgarno in sce l'mRNA procariòtico
O capùsso de 7-metilguanosìnn-a in sce l'estremitæ 5’ do mRNA eucariòtico

A diferénsa di procariöti, inti eucariöti l'mRNA o l'asùmme ‘na strutûa çircolâ a càoza de l'interaçión tra-e proteìnn-e che lîgan o poli-A in sce l'estremitæ 3’, eIF-4G e eIF-4E in sciô capùsso de l'estremitæ 5’.

L'inàndio da traduçión in sce ‘n mRNA çircolâ eucariòtico

O procèsso da traduçión

O procèsso da traduçión o l'avégne in tréi moménti:

inàndio: o ribosöma o lîga l'mRNA in sciô codón de inàndio
alongaménto: a cadénn-a polipeptìdica a s'alónghe pe l’azónta de aminoàçidi l'un aprêuvo a l'âtro
terminaçión: quànde o ribosöma o l'intóppa ‘n codón de terminaçión, o polipeptìde o l'é relasciòu

Into procèsso da traduçión l'intervêgne ‘na série de fatoî de traduçión, ösæ de proteìnn-e che guìddan o ribosöma inti tréi moménti da traduçión, sàiva a dî l’inàndio (IF inti procariöti e eIF inti eucariöti), l’alongaménto (EF inti procariöti e eEF inti eucariöti) e-a terminaçión (RF inti procariöti e eRF inti eucariöti).

Pe de ciù, a traduçión a peu êse ànche arestâ da speçìfiche molécole: in sce quésto fenòmeno se bâza o fonçionaménto di antibiòtichi, che goàstan a scìntexi de proteìnn-e inti procariöti (prezénpio, a streptomicìnn-a, ch'a frénn-a l'inàndio da traduçión e-a caxónn-a di eroî de letûa, ò a tetraciclìnn-a, ch'a frénn-a o ligàmme di aminoàçidi a-o tRNA).

L'inàndio

Inti batéri, a subunitæ minô 30S do ribosöma a végne asoçiâ a di divèrsci fatoî de inàndio (IF-1, IF-2/GTP, IF-3) e dòppo avéi trovòu a sequénsa de Shine-Dalgarno a se poxiçiónn-a in sce l'mRNA, dónde o récluta o tRNA con l'aminoàçido metionìnn-a in corispondénsa do codón de inàndio AUG. A quésto pónto i fatoî de inàndio són relasciæ e-a subunitæ magiô 50S a se unìsce a-a subunitæ minô, a formâ o ribosöma conplêto.

Inte çélole eucariòtiche, i fatoî de inàndio eIF3 e eIF1A se lîgan a-o prinçìpio a-a subunitæ minô 40S do ribosöma: o metionil-tRNA inandiatô o l'é ligòu da eIF2 (conplesòu con GTP) e insémme a eIF1 o fórma ‘n conplèsso in sciâ subunitæ 40S. A quésto pónto l'mRNA o l'é portòu a-a subunitæ 40S gràçie a l'intervénto de âtri fatoî de inàndio e-a subunitæ do ribosöma a scôre lóngo l'mRNA pe identificâ o prìmmo codón de inàndio AUG: tâ scoriménto o domànda energîa e-o l'é dónca asoçiòu a l'idrölixi de ATP. Cómme végne conosciûo o codón AUG de inàndio, eIF5 o l'indûxe l'idrölixi de GTP ligòu a eIF2, a-a quæ va aprêuvo o relàscio de eIF2 conplesòu con GDP e di âtri fatoî de inàndio. A sububitæ magiô 60S do ribosöma a s'unìsce dónca a-a subunitæ 40S, suportâ da l'idrölixi de GTP.

Pe êse riconosciûo da-o ribosöma e fa comensâ a formaçión da cadénn-a polipeptìdica, inti eucariöti o codón de inàndio AUG o dêve êse conpréizo inte ‘na sequénsa de consénso dîta sequénsa de Kozak. Quésto grùppo de nêuve nucleotìdi, inti quæ l'é incorporòu o codón AUG (CCACCAUGG), o l'à ‘n ròllo pægio a quéllo da sequénsa Shine-Dalgarno inti procariöti. De deviaçioìn inta série di nucleotìdi infloénsan sôlo l'eficénsa do riconosciménto, a condiçión che no ségge tocòu o mæximo codón de inàndio, ma l'é ciæo che di cangiaménti conscisténti pêuan inpedîlo ascì. O procèsso da scìntexi protèica o l'é regolòu da vàrri mecanîximi e dötréi de quésti inmàscheran pròpio a sequénsa de Kozak, in mòddo da cangiâ o scignificòu do trascrîto e dónca o prodûto da seu traduçión. Prezénpio, e çélole umànn-e adêuvian tâ mecanîximo pe-o gêne CDKN2A, dôve a mæxima región a peu êse lezûa in INK-4a òpû in ARF: quéste doæ proteìnn-e fan l'ùnn-a e l'âtra da sopresoî tumorâli, ma se distìngoan pe divèrse sequénse di aminoàçidi, determinæ da letûe de quàddri divèrsci in pàrte soviapòsti.

Alongaménto e terminaçión

O ribosöma o prezénta tréi scîti de ingàncio pe-o tRNA, dîti P (peptidyl), A (aminoacyl) e E (exit). O metionl-tRNA inandiatô o se poxiçiónn-a prìmma de tùtto into scîto P e dapeu o segóndo aminoacil-tRNA o l'é portòu a-o scîto A pe mêzo de idrölixi de GTP. A quésto pónto se fórma ‘n ligàmme peptìdico, ch'o pòrta o stramûo da metionìnn-a in sce l'aminoacil-tTNA into scîto A. O ribosöma o se méscia alôa de tréi nucleotìdi lóngo l'mRNA: quésto moviménto o stramûa o peptidil-tRNA a-o scîto P e-o tRNA descàrego a-o scîto E, méntre o scîto A o l'é lasciòu vêuo pe riçéive o tRNA con l'aminoàçido aprêuvo. O stramûo di tRNA inti scîti da subunitæ magiô do ribosöma o l'é mediòu da EF2 e-o l'é acobiòu a l'idrölixi de GTP.

O codón de stop, quànde intopòu da-o ribosöma, o màrca a fìn da traduçión e-o récluta ‘n fatô de relàscio che, quànde o se poxiçiónn-a into scîto A, o permìtte a terminaçión da traduçión. Infæti, a quésto pónto l'é indûto l'idrölixi do ligàmme tra l'ùrtimo aminoàçido e-o tRNA, in mòddo chi-â cadénn-a polipeptìdica tradûta a ségge relasciâ e-o conplèsso ribosòmico o se desmónte.

L'alongaménto da traduçión

Ògni mRNA o l'é tradûto da ‘na série de ciù ribosömi, a formâ ‘n asoçiaçión ch'a l'é dîta polisöma: méntre se méscian da l'estremitæ 5’ vèrso quélla 3’, i ribosömi lézzan insémme o mæximo mRNA e scitetîzan a-a spedîa ciù còpie da mæxima proteìnn-a.

Un polisöma

O contròllo e-a tenporizaçión do GTP

L'erô do procèsso da traduçión o l'é pægio a 1/10⁴ codoìn tradûti pöcasæ e no l'é ‘n câxo s'o coincìdde con quéllo da trascriçión, dæto che i doî mecanîximi són arivæ a-a mæxima eficénsa pe raxoìn evolutîve, téize a-o mêgio rapòrto tra precixón e economîa de risórse. L’afinitæ tra-e bâze in sciâ quæ s'arêze tùtto o scistêma a l'é determinâ da-a formaçión termodinamicaménte ciù stàbile di acobiaménti e tâ stabilitæ a l'é provâ da-o séncio mantegnî do ligàmme into ténpo. Quésta tenporizaçión, ch'a permétte o contròllo da precixón inte l'acobiaménto tra o codón e l'anti-codón, a l'é detâ da l'idrölixi do GTP, ch'o fa dónca da relêuio pe-o procèsso. Infæti, quànde into scîto A s'inserìsce ‘n tRNA, o s'incràsta insémme a quésto EF-Tu ascì (inti eucariöti EF1), ‘na GTPâxi ch'a permétte l'idrölixi do GTP in sciô scîto catalìtico: a reaçión a l'avégne inte ‘n èrco de ténpo relativaménte lóngo (100 ms pöcasæ), into quæ e bâze se pêuan acobiâ in mòddo abàsta acuòu.

Pe de ciù, o GTP o l'à ‘n âtro ròllo fondamentâle inta traduçión: avegnûo o ligàmme de EF-G (EF2 inti eucariöti) a-o ribosöma, defæti, l'idrölixi de GTP a càoza ‘n riarangiaménto da strutûa do ribosöma, ch'o fa corî drénto quésto o mRNA in traduçión giùsto de tréi nucleotìdi.

O ròllo cìclico de EF-Tu inta traduçión
O conplèsso formòu da ribosöma 70S co-o tRNA into scîto P (cô do çetrón), o tRNA into scîto E (vèrde), l'mRNA (giâno) e EF-G (rósso)

L'asoçiaçión di tRNA a-i aminoàçidi

Ànche into câxo de l'asoçiaçión tra-i tRNA e i seu aminoàçidi, pe-e mæxime raxoìn de natûa evolutîva, a precixón do procèsso a prevédde ‘n pægio tàscio de erô de 1/10⁴ acobiaménti. In particolâ, e tRNA-scintetâxi lîgan i tRNA e ghe asóçian l'aminoàçido segóndo o scistêma do dóggio siâso: l'aminoàçido o l'é seleçionòu prìmma de tùtto pe dimensción pe mêzo do pertûzo de ativaçión, ch'o scàrta sólo quélli ciù gréndi. L'aminoàçido o l'é dapeu sforzòu into pertûzo de contròllo, che pe grandéssa o no consénte o pasàggio de quéllo corètto: se dónca l'aminoàçido o l'atravèrsa quésto segóndo pertûzo, o seu ligàmme co-o tRNA o végne idrolizòu e-o l'é relasciòu.

A strutûa de ‘n aminoacil-tRNA scintetâxi
L'aminoacil-tRNA-scintetâxi co-ìn scistêma a dóggio siâso amagagnòu a caxónn-a a traduçión erâ de proteìnn-e, ch'a conprométte a fixiologîa da çelola e-o svilùppo: a drîta, de mósche che esprìmman αA456G muòu móstran ‘n’abilitæ de aranpinâse redûta in paragón a quélle a-a mancìnn-a, che esprìmman o tìpo sarvægo α-PheRS.

Regolaçión traduçionâle

Dötræ proteìnn-e pêuan dirìzze o procèsso da traduçión pe regolâla, in quànte lîgan de speçìfiche sequénse in sce l'mRNA pe modolâ l'inàndio e l’eficénsa da scîntexi protéica. Prezénpio, l'mRNA pe-a traduçión da færitìnn-a, ösæ a proteìnn-a ch'a stîva o færo drénto a çélola, a contégne ‘n eleménto de respòsta a-o færo (IRE) vixìn a-o capùsso de l'estremitæ 5’. In prezénsa de bónn-a provixón de færo, a traduçión de l'mRNA a va avànti in mòddo regolâre; a ògni mòddo, quànde o færo o l'é ræo o no dêve ciù êse stocòu e alôa a proteìnn-a IRP (proteìnn-a regolatöia do færo) a se lîga a l'IRE pe inpedî a traduçión de l'mRNA.

O çîclo da transfærìnn-a

Pe de ciù, dötréi represoî traduçionâli pêuan ligâ e sequénse no tradûte a l'estremitæ 3’ e inibî a traduçión pe mêzo do ligàmme co-o fatô de inàndio eIF4E asoçiòu a-o capùsso de l'estremitæ 3’. Quésto mecanîximo o no permìtte a traduçión perché o l'inpedìsce o ligàmme de eIF4E con eIF4G, ch'o l'avégne into conplèsso de inàndio normâle.

In azónta a-e proteìnn-e, ànche i miRNA (micro-RNA) àn un ròllo de regolaçión da traduçión. Dòppo che ciaschedùnn-a de doæ cadénn-e acobiæ de miRNA dóggio se asòçia co-ìn RISC (conplesso scilençiatô indûto da RNA), alôa a se destàcca e-a peu instraddâ o RISC a l'mRNA conplementâre pe fâlo vegnî inatîvo. In particolâ, pe-o sòlito o mRNA o végne tagiòu quànde o miRNA o s'accóbbia arêo co-o seu bersàggio, méntre quànde l'acobiaménto de bâze o no l'é conplêto a traduçión a l'é sôlo reprèssa.

A formaçión di miRNA

Bibliografîa

(IT) Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, David Morgan, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter, Biologia molecolare della cellula, Zanichelli, pp. 351, 435, 452.

Âtri progetti

Wikimedia Commons a contêgne di files in sce traduçión

Conligaménti estèrni