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.

O Marshall Nirenberg

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:

1. o l'é universâ, sàiva a dî che ògni aminoàçido o l'é codificòu da-e mæxime triplétte in tùtti i òrganîximi vivénti;
2. o l'é degeneròu, sàiva a dî chò-u mæximo aminoàçido o peu êse codificòu da ciù codoìn;
3. 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.

Un tRNA-Phe de ‘n crescénte

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:

1. 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);
2. 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:

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

I tréi moménti da traduçión

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.

L’inàndio da traduçión

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

Altri progetti

• Wikimedia Commons

• Wikimedia Commons a contêgne di files in sce traduçión