Trascrizione
e traduzione del DNA
In modo schematico, le varie tappe
della sintesi proteica possono essere così riassunte: gli amminoacidi da
utilizzare per la formazione della catena polipeptidica vengono innanzi tutto
attivati dall'ATP e da un enzima (specifico per ogni amminoacido) contenuto nel
cellule - NUCLEO, CITOPLASMA, RIBOSOMI, PARETE CELLULARE, CAPPARATO DI GOLGI, ITOSCHELETRO, APPARATO DI GOLGI" class="text">citoplasma cellulare: l'amminoacido attivato viene quindi trasferito sul RNA
transfer (tRNA). Esisterebbe una forma specifica di tRNA per ogni amminoacido;
questo viene trasferito in corrispondenza dei cellule - NUCLEO, CITOPLASMA, RIBOSOMI, PARETE CELLULARE, CAPPARATO DI GOLGI, ITOSCHELETRO, APPARATO DI GOLGI" class="text">ribosomi su una catena peptidica
in formazione, rispettando la sequenza determinata dal codice iscritto nella
memoria del DNA nucleare. In questi ultimi anni è stato in parte
chiarito il meccanismo con cui l'informazione genetica viene trasferita dal DNA
alle sedi dove si svolge la sintesi delle proteine, tramite il RNA messaggero.
Tale meccanismo richiede la sintesi nucleare del RNA messaggero, nel quale
viene riprodotta l'informazione genetica. A tale scopo interviene uno speciale
enzima, detto RNA polimerasi-DNA-dipendente, che, utilizzando il DNA come
modello, sintetizza mRNA in presenza di ATP. La formazione nucleare di mRNA
presenta analogie con il meccanismo di duplicazione del DNA: si forma infatti
una singola catena di RNA nel quale la sequenza delle basi azotate è
complementare a quella di una delle due eliche del DNA che è servito da
modello. In questo modo l'informazione contenuta nella sequenza delle basi del
DNA viene trascritta nella sequenza, a essa complementare, delle basi del mRNA
sintetizzato: questo processo è quello di trascrizione.
Un singolo nucleotide del DNA non
può essere responsabile della posizione nella catena polipeptidica di un
singolo corrispondente amminoacido, dato che gli amminoacidi di norma
utilizzati per le sintesi delle proteine sono circa una ventina mentre le basi
azotate costitutive degli acidi nucleici sono soltanto quattro. Il codice deve
perciò essere costituito da una sequenza di più nucleotidi. Alla
luce del fatto che l'associazione a tre a tre delle basi azotate dà
luogo a 64 diverse combinazioni, si è avanzata l'ipotesi che il codice
fosse formato da triplette di basi nucleotidiche. Attraverso lunghe e laboriose
indagini si è oggi ottenuta la completa decifrazione del codice genetico
e la dimostrazione che il funzionamento di questo codice è universale,
realizzandosi con le stesse modalità in tutti gli organismi viventi
conosciuti. Alcuni amminoacidi possono essere codificati da più di una
tripletta (fenomeno della degenerazione del codice), mentre alcune triplette
non hanno significato ai fini della sintesi proteica (triplette 'non
senso'), ma significano 'fine della catena polipeptidica'.
In molti casi il significato delle
triplette dipende da due sole basi, mentre la terza ha scarsa o nulla
significatività. Ancora incerto è il modo con cui il mRNA
sintetizzato nel nucleo può raggiungere i ribosomi senza essere
distrutto dalle ribonucleasi, cioè un gruppo di enzimi che presiedono
all'idrolisi degli acidi ribonucleici o RNA che abbondano nel citoplasma. Si
ritiene che durante il trasferimento al citoplasma il mRNA sia rivestito di
particolari proteine che, oltre a proteggere come in un involucro la molecola
dell'acido nucleico, potrebbero anche regolare la combinazione del mRNA ai ribosomi.
Il secondo processo fondamentale della
sintesi proteica è la traduzione.
La traduzione è la formazione di
proteine sullo stampo di mRNA. Con questo processo le triplette di nucleotidi
sul mRNA vengono decifrate come i corrispondenti amminoacidi individuali. Il
mRNA arrivato nel citoplasma si dispone su corpuscoli detti ribosomi, che si
trovano nel reticolo endoplasmico rugoso. A esso si associano molecole di
transfer RNA (tRNA), che portano legate in modo specifico un solo amminoacido
ciascuno. Come amminoacil-tRNA, questo si sistema sul ribosoma in
corrispondenza della tripletta (codone) che rappresenta il suo specifico
amminoacido. É in grado di riconoscerla grazie a una sequenza nucleotidica,
detta anticodone, complementare al codone dell'amminoacido che trasporta.
Man mano che il mRNA scorre sul
ribosoma, i vari tRNA si mettono in posizione e si attaccano tra loro con
legami peptidici, formando alla fine la proteina codificata dal quel
particolare mRNA Negli organismi viventi ogni cellula che deriva dal primitivo
uovo fecondato eredita, evidentemente, l'intero corredo genetico che codifica
la sintesi di tutte le p. di ciascuna cellula dell'organismo adulto. Eppure i
tessuti degli organismi superiori sono formati da cellule diverse sotto il
profilo morfologico e funzionale; alcuni di essi contengono enzimi e proteine
specializzate che mancano in altri. Esiste dunque in ogni cellula la
possibilità di un'inibizione articolata della sintesi
proteica(repressione), che si realizzerebbe attraverso il blocco della sintesi
di particolari tipi di RNA messaggero.
