Sintesi proteica - Trascrizione, Traduzione

La sintesi proteica, e cioè l'espressione delle informazioni contenute nei filamenti di DNA (acido desossiribonucleico contenuto nel nucleo di ogni cellula, formato da 1 gruppo fosfato, 1 molecola di zucchero pentoso e 4 basi azotate, universale e ridondante), avviene in due fasi distinte, trascrizione e traduzione, ognuna delle quali, in cellule di organismi superiori, si attua in un determinato spazio della cellula.

La trascrizione del messaggio dal DNA all'RNA (acido ribonucleico che si trova sia nel nucleo, sia nel citoplasma, sia nei ribosomi di ogni cellula, formato da: un gruppo fosfato, una molecola di zucchero pentoso, il ribosio, e 4 basi azotate) avviene nel nucleo. Il gene (tratto che codifica una proteina o particella dei cromosomi portatrice dei caratteri ereditari)che deve essere trascritto è preceduto da una sequenza specifica di DNA detta promotore, che funziona come una specie di interruttore: infatti la trascrizione del gene ha inizio solamente se un enzima (DNA-polimerasi) si lega al promotore.

I due filamenti di DNA, grazie al DNA-polimerasi, si srotolano e si separano in un tratto di molecola che è il messaggio da copiare e che ha un sito iniziale e uno finale.

I quattro tipi di ribonucletoidi trifosfato dell'RNA liberi (ATP o adenosintrifosfato, GTP o guanidintrifofato, UTP o uridintrifosfato, CTP o citosintrifosfato) si diffondono tra i due filamenti di DNA, e si appaiano con le rispettive basi azotate complementari di uno solo dei filamenti del DNA, copiandolo. Si noti che nell'RNA la base azotata U (uracile), che sostituisce la base azotata T (timina) del DNA, si appaia alla base A (adenina) come nel DNA fa la base T (timina).

Una volta che i nucletoidi sono al loro posto, l'enzima RNA-polimerasi li collega assieme, formando l'ossatura di subunità alternate di gruppi fosfato e ribosio (RNA messaggero). Il risultato finale sono un nuovo filamento di RNA, che si separa, e il DNA originario, che resta intatto.

A questo punto l'enzima RNA-polimerasi si stacca dall'RNA messaggero (mRNA), mentre l'enzima DNA-polimerasi fa richiudere e riavvolgere il filamento di DNA che ha funzionato da stampo.

Nelle cellule eucarioti, prima della traduzione,  l'mRNA ottenuto va incontro ad alcune modificazioni molecolari di maturazione, mentre nei procarioti passa direttamente nel citoplasma.

La trascrizione in RNA di due geni porta alla formazione di molte molecole di RNA da ciascuno dei tratti di DNA, che funge da stampo. Per ogni gene, il filamento trascritto è sempre lo stesso.   

La traduzione delle triplette dell'RNA messaggero in sequenze di amminoacidi avviene nei ribosomi, elementi cellulari costituiti di molecole proteiche associate a molecole di acido ribonucleico (RNA).

L'RNA messaggero maturo passa dal nucleo cellulare, dove è stato sintetizzato, al citoplasma.

Qui si lega ai ribosomi, liberi nel citoplasma, che hanno una tipica struttura scanalata che permette loro di accogliere contemporaneamente sia l'RNA messaggero, sia la nascente proteina.

La catena di amminoacidi in formazione può leggere tre basi azotate alla volta e per ognuna richiama l'amminoacido corrispondente che si trova nel citoplasma.

Il trasporto verso i ribosomi dei vari amminoacidi (composti organici contenenti tre basi azotate variamen-te distribuite nei 20 amminoacidi), che legandosi tra loro formeranno la proteina, avviene grazie a un altro tipo di RNA, detto RNA transfer (tRNA) che è la più piccola molecola di RNA presente nelle cellule e contiene circa 80 nucleotidi.

La molecola di RNA transfer, con il proprio anticodone, si lega al codone dell'RNA messaggero, ad essa complementare. L'RNA transfer fa quindi  da interprete tra l'aminoacido e la tripletta dell'RNA messaggero. Infatti gli amminoacidi da soli non possiedono la struttura chimica capace di riconoscere e tradurre le triplette dell'RNA messaggero.

A questo punto, creato l'amminoacido, l'RNA transfer si stacca dall'RNA messaggero e torna nel citoplasma a cercare un altro amminoacido.

Contemporaneamente l'RNA messaggero slitta di una posizione sul ribosoma, consentendo la traduzione di un altro codone.

Il meccanismo procede fino a quando tutti gli aminoacidi che formeranno la proteina sono stati sintetizzati. A questo punto vengono legati tra di loro rispettando il legame peptidico.