Sintesi delle proteine

La sintesi delle proteine è il processo di produzione di determinate proteine che avviene all’interno della cellula ed è essenziale per le funzionalità della cellula e della vita dell’organismo che la ospita. Per sapere quali tipi di proteine devono essere prodotte, alcune molecole della cellula leggono il codice genetico del DNA e trasmettono le informazioni ai ribosomi, che iniziano la composizione della proteina.

Le proteine sono macromolecole costituite da una o più lunghe catene di aminoacidi, composti organici con piccole differenze; ne esistono 20 in tutto, pertanto possono produrre una grandissima varietà di proteine. La cellula provvede un determinato numero di amminoacidi, tanti quanti indicati nelle istruzioni, e li lega; alla fine del processo, la struttura di amminoacidi viene ripiegata nella sua struttura tridimensionale.

Il DNA è un vero e proprio “libro”: sono contenute tutte le istruzioni che formano un essere vivente. E’ composto da 4 “lettere”, chiamati nucleotidi, che sono simili ma hanno le molecole di azoto diverse, e da queste gli viene dato il nome:

• Adenina (A)
• Guanina (G)
• Citosina (C)
• Timina (T) o, nell’RNA, Uracile (U)

Il DNA è formato da due catene di nucleotidi complementari (G con C, A con T), disposti in modo da formare una scala a chiocciola mentre l’RNA è costituita in gran parte da una catena singola. Da come vengono disposti, viene creata “la frase”, con il tipo di proteina da produrre.

Il DNA rappresenta il codice genetico per la trasmissione dei caratteri ereditari.

In parole semplici, dal nucleo vengono passate le istruzioni della specifica proteina da produrre ai ribosomi, i quali provvedono provvedono i giusti amminoacidi e li legano nell’esatta sequenza. La sintesi proteica, si divide quindi, in due fasi: la trascrizione e la traduzione.

Fase 1: Trascrizione

Per poter trasmettere le istruzioni per avviare la sintesi delle proteine, la cellula apre una sezione di DNA, tramite un enzima chiamato RNA polimerasi, e ricopia esattamente il gene che contiene il codice di una determinata proteina; viene così prodotta una molecola che contiene una copia temporanea di quel gene, chiamata RNA messaggero (mRNA), e inviato ai ribosomi. In questo RNA è indicato il punto da dove si inizia la codifica, i vari amminoacidi da legare e quando fermarsi.

Prima di uscire dal nucleo della cellula ed essere inviato ai ribosomi, l’mRNA subisce diverse modifiche, perché nello stato attuale contiene soltanto il gene della proteina ma rischia di degradarsi e non arrivare mai a destinazione così com’è. Per questo motivo, all’RNA messaggero vengono aggiunte alcune strutture che la proteggono per tutto il viaggio e facilitano la traduzione all’interno dei ribosomi.

Fase 2: Traduzione

La cellula manda, quindi, ai ribosomi le istruzioni per produrre una determinata proteina. Ad ogni aminoacido corrisponde una sequenza di 3 nucleotidi (chiamati anche codone). Ad ogni codone, il ribosoma deve procurarsi quello corrispondente, che viene portato dall’RNA di trasporto (o tRNA).

Esistono tRNA per ogni amminoacido e sono formati da un lato dall’anticodone, che deve combaciare con la tripletta dell’mRNA, e dall’altro lato portano l’amminoacido. I tRNA si allineano lungo l’mRNA, disponendo nella giusta sequenza gli aminoacidi che si legano tra loro formando, alla fine, la proteina richiesta.

Perciò appena la molecola di RNA raggiunge il ribosoma, questi si lega alla molecola e inizia la traduzione leggendo tre lettere alla volta. Ciascun insieme di tre lettere, chiamato codone, indica uno specifico amminoacido della struttura proteica. Perciò a parte, le molecole di RNA di trasporto portano gli amminoacidi specifici al ribosoma che vengono legate assieme, fino a quando non ricevono il segnale di stop. A quel punto la catena di amminoacidi viene rilasciata e si piega nella sua struttura tridimensionale finale e diventa una proteina vera e propria.

Importanza della sintesi delle proteine

La sintesi proteica è la più importante dei processi metabolici della cellula dato che tutte le reazioni chimiche che avvengono al suo interno vengono regolate dalle proteine (enzimi) e che essi permettono la produzione di complesse macromolecole che costituiscono i diversi organuli cellulari.

La sintesi delle proteine si basa sulla traduzione di un linguaggio in un altro e su segnali, in modo simile al funzionamento di un computer, dove il codice binario viene tradotto nel linguaggio usato dal software installato nel dispositivo. All’interno del DNA, per ogni gene legato ad una proteina c’è sempre un segnale di inizio (ATG) e di fine (ce ne sono diverse combinazioni); nel nucleo della cellula viene passato quel gene alla molecola di mRNA messaggero che ha l’unico scopo di passare le informazioni ai ribosomi.

I ribosomi, organuli cellulari dedicati alla produzione di proteine, procedono alla traduzione del codice nell’mRNA e sono in grado di associare ad ogni codone, gruppo di tre nucleotidi, il relativo amminoacido. A questo punto molecole di tRNA provvedono gli amminoacidi richiesti.