La traduzione del DNA

La traduzione (o trascrizione) del DNA indica il meccanismo di copiatura delle informazioni dal DNA ad RNA. L’enzima chiave del meccanismo è RNA Polimerasi, un enzima che presenta molte affinità con DNA Pol, sia funzionali che strutturali. Le principali differenze sono nella velocità, nella quantità e nella frequenza d’errore (anche se superiore non è grave perché viene spesso riciclata).

Meccanismo d’azione

L’RNA Pol necessita dello svolgimento del filamento stampo dalla doppia elica, quindi necessita di enzima topoisomerasi sia davanti che dietro di sé. La trascrizione è veicolata da un promotore, al quale si lega inizialmente un primer di innesco. Quando incomincia la sintesi, il primer rimane attaccato per la sintesi della prima decina di base azotate. La sintesi avviene su due siti, in modo da avere sempre attaccata la nuova base e l’ultima legata al nuovo filamento. La terminazione della sintesi viene regolata da specifici sequenze che fanno calare progressivamente l’affinità; oppure da il fattore Rho. L’interazione con. Quest’ultimo è più complessa e meno frequente, e si manifesta bloccando la corsa della RNA Pol.

La sintesi del filamento è controllata all’inizio e nel sito di terminazione, mentre non avviene controllo nella fase di allungamento.

Sono state identificate 3 classi di RNA Pol:

• RNA Pol I, sintetizza rRNA
• RNA Pol II, sintetizza mRNA
• RNA Pol III, sintetizza tRNA ed altri “frammenti secondari” (gli snRPSs impiegati nello splicing)

Tutti e tre le polimerasi collaborano per la sintesi proteica.

Le RNA Pol presenta diversi domini:

• 2 alfa (attivazione)
• 1 beta (lega il DNA)
• 1 beta’ (lega il filamento stampo e la polimerasi)
• 1 sigma (segnale per i promotori)

Il promotore è una regione del DNA contenente 40 basi circa, in prossimità del sito di inizio 5’. Sono caratterizzate da una regione -35 densa di TTGACA, impiegata per legare il sigma; un’altra regione a -10 è caratterizzata da TATAAT ed ha la funzione di svolgere il DNA. Sono presenti anche delle sequenze consenso, delle sequenze ripetute maggiormente rispetto a sequenze analoghe, La loro presenza aumenta la velocità di trascrizione, ed essendo asimmetriche confermano che la polimerasi si stia muovendo nella direzione corretta.

Modifiche post-trascrizionali

Mentre il meccanismo di trascrizione e traduzione avviene praticamente contemporaneamente nei procarioti, negli eucarioti avvengono in due regioni distinte (trascrizione nel nucleo, traduzione nel citoplasma). Questa differenziazione avviene perché nel DNA eucariotico è necessaria un'ulteriore raffinazione. Dal filamento stampo vengono trascritte delle sequenze chiamati esoni, contenente il DNA codificante (cioè le informazioni proteiche) e gli introni, contenenti DNA codificante. Gli introni vengono rimossi attraverso il meccanismo di splicing (ancora all’interno del nucleo). Per il meccanismo dello splicing, si utilizza il fenomeno del capping e la poliadenilazione, che permettono di identificare gli estremi dell’esone. Il meccanismo dello splicing è possibile solamente con la presenza degli snRPSs, costituendo con il pre-mRNA uno spliceosoma.

Jacob e Monod teorizzarono la presenza di due tipi di geni:

• Trans-agenti, direttamente responsabili delle informazioni sulle proteine
• Cis-agenti, producono promotori e terminiatori specifici per i trans-agenti

Da questo studio, vennero evidenziati quindi dei geni strutturali e geni regolatori. Tutti i geni contenenti informazioni comuni ad una via metabolica sono mantenute in un cluster del cromosoma. Una mutazione genetica può quindi interessare un gene strutturale, impedendo la formazione della relativa proteina, oppure sul gene regolatore, modificando indirettamente la proteina del gene strutturale ad esso collegato. Alcune proteine regolatrici impiegano motivi strutturali del DNA per regolare le funzioni dei geni strutturali. Si classificano, a seconda della loro struttura:

• Elica-giro-elica (HTH), possono interagire con il solco maggiore del DNA
• Dito di Zinco
• bZIP (cerniera di leucina)