La sintesi proteica è il processo di biosintesi delle proteine che, vista la complessità, necessita del lavoro ordinato di differenti strutture cellulari. La sintesi proteica è, infatti, la fase finale di diversi processi che iniziano con la trascrizione dell'informazione genetica presente nel DNA in molecole "analoghe" di RNA.
La trascrizione del DNA è un processo complesso, molto studiato nel batterio Escherichia coli. Il processo avviene all'interno del ribosoma, che rappresenta la struttura specifica della cellula adibita alla sintesi proteica.
Strutturalmente una proteina è un “assemblaggio” di numerosi aminoacidi. Gli aminoacidi sono, infatti, i precursori delle proteine e si trovano all'interno della cellula poiché derivano dalla digestione dei complessi polipeptidi. Le proteine svolgono diversi compiti, essenziali, per la sopravvivenza della cellula stessa e dell'organismo.
Le fasi della sintesi proteica
Sebbene la sintesi proteica sia un processo “continuo” può essere, idealmente, suddiviso in tre distinte fasi: inizio, crescita o allungamento e terminazione. Nella sintesi proteica si traduce il messaggio contenuto del mRNA, molecola codificata in base all'informazione contenuta nel DNA, in proteine. Per questo motivo la sintesi proteica è conosciuta anche con il nome di traduzione.
I ribosomi sono gli organuli adibiti alla sintesi proteica. I ribosomi sono presenti nelle cellule eucariotiche, ovvero quelle più complesse (animali), o nelle cellule procariotiche o batteriche. La differenza tra ribosomi procariotici ed eucariotici è da ricercarsi, oltre che nella forma, nel coefficiente di sedimentazione, che è un parametro che si misura in Svedeberg.
All'interno dei ribosomi viene letto l'mRNA o rna messaggero, che a sua volta deriva dalla fase di trascrizione, e in base a specifiche sequenze di tre nucleotidi, definite codoni, la neonascente proteina viene addizionata di un aminoacido.
Inizio
La molecola di mRNA si trasferisce in uno dei tanti ribosomi presenti nella cellula. L'mRNa mediante il proprio codone d'inizio (codone start) indica il punto da cui inizia l'informazione per la determinata proteina. Negli eucarioti l'aminoacido iniziale, corrispondente alla tripletta AUG, è la metionina, nei procarioti, invece è la N-Formilmetionina. Il ribosoma si aggancia facilmente all'mRNA grazie ad una particolare zona dell'mRNA stesso chiamata zona di Shine-Dalgarno
Allungamento
Andando avanti nella lettura dell'mRNA i diversi codoni (triplette di basi) aggiungono informazioni per la struttura della proteina. L'mRNA contiene l'informazione su come codificare la proteina ma il compito di cercare e trasportare gli aminoacidi (i precursori delle proteine) spetta alla molecola del tRNA. Tale molecola, infatti, è attivata da uno specifico enzima e trasporta l'aminoacido specificato dell'mRNA. Ogni tipo di tRNA può trasportare solo un aminoacido specifico.
Una volta agganciato l'aminoacido, la molecola del tRNA torna al ribosoma e si inserisce in un suo sito specifico, il sito A. Da questo sito l'aminoacido trasportato si lega all'ultimo aminoacido precedentemente inserito, che si trova nel sito P, e la molecola del tRNA viene espulsa da un terzo sito, il sito E.
Fine
La fine della costruzione della catena si colloca nel momento in cui l'mRNA presenta al meccanismo di traduzione uno specifico codone. Questo codone non codifica per nessuna aminoacido e, per questa ragione, viene chiamato codone non-sense o codone di terminazione.
Il terminatore non-sense serve quindi a terminare l'allungamento della proteina che, una volta allungata, si libera dal ribosoma.
Inibizione della sintesi
Alcune molecola possiedono la capacità di inibire le fasi della sintesi proteica. Alcune parti dei siti del ribosoma (sito A, sito P, sito E) influenzano alcune parti del complesso sistema di traduzione. Molte molecole, infatti, si legano al ribosoma alternandone le funzionalità.
La streptomicina, ad esempio, è un antibiotico scoperto dal biologo russo Waksman che inibisce le fasi iniziali della sintesi proteica. Gli usi della streptomicina furono orientati per combattere i ceppi batterici responsabili della lebbra e della tubercolosi.
Antibiotici e sintesi proteica batterica
Sono molti gli antibiotici che si operano la loro azione bloccando la sintesi proteica dei batteri. Il cloramfenicolo, ad esempio, è un valido principio attivo che serve per bloccare i processi di allungamento della proteina, quando è ancora legata ai ribosomi, nei batteri. Per questo motivo gli antibiotici risultano essere efficaci soltanto con aggressioni di natura batterica e mai contro infezioni virali, come nel comune raffreddore.
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