L'AVVENTURA DELL'mRNA

Qui sotto un bellissimo video su come avviene la sintesi delle proteine.
Il protagonista è il nostro mRna!

LA SINTESI DELLE PROTEINE

Finalmente siamo arrivati al momento "Clou", ovvero avrò l'onore di presentarvi la sintesi proteica!
La Traduzione (può essere chiamata anche così) permette che le informazioni contenute nel DNA, e poi nel mRNA, vengano tradotte sottoforma di catene polipeptidiche di amminoacidi.
La sintesi delle proteine è divisa in tre fasi:

• INIZIO:

All'estremità 5' dell'mRNA maturo si attacca la subunità minore del ribosoma (nei procarioti ciò avviene quando si sta ancora trascrivendo l'mRNA).
Poi si appaia il primo tRNA in modo che l'anticodone e il codone siano corrispondenti; in questo modo si è formato il cosiddetto "Complesso d' inizio".
Dopo essersi formato il complesso d'inizio, si attacca la subunità maggiore.

• ALLUNGAMENTO:

Alla fine della fase d'inizio il tRNA si trova ancora nel sito A; esso è costretto a spostarsi nel sito P per lasciar spazio ad un nuovo tRNA.
Dopo che anche il secono tRNA arriva nel sito A, si forma un legame peptidico tra i due amminoacidi.
In seguito l'mRNA scorre in direzione 5'-3' e il primo tRNA giunge nel sito E (exit) dove verrà eliminato (ma senza amminoacido).
Si aggiunge un altro tRNA il cui amminoacido formerà un altro legame polipeptidico.

• TERMINAZIONE

L'operazione descritta si ripete finchè l'mRNA, scorrendo, giunge nel codone d'arresto a cui non corrisponde un anticodone.
A questo punto si inserirà una proteina (il fattore di rilascio) che permetterà alla catena polipeptidica di amminoacidi appena formata di liberarsi. e di dividere le due subunità del ribosoma.

Per chi vuole divertirsi un pò con la sintesi proteica qui c'è un bella animazione interattiva per voi!

PRIMA DELLE PROTEINE...rRNA E tRNA

So che non vedete l'ora di affrontare la celeberrima sintesi delle proteine, ma prima di parlare delle varie fasi della sintesi proteica, dobbiamo, però, fare delle piccole premesse.
Alla sintesi proteica partecipano altri due tipi di RNA: il rRNA e il tRNA.
L'rRNA è l'RNA ribosomiale è l'RNA contenuto nei ribosomi, strutture formate da due subunità (minore e maggiore) e in cui avviene la sintesi.
Il tRNA viene chiamato "RNA di trasporto" e ha una funzione di primo piano nella sintesi; esso è costituito da una molecola a forma di "trifoglio" e presenta all'estremita 3' la sequenza CCA che si lega a un determinato amminoacido. Nella regione opposta, inoltre, si trova una zona formata da 3 nucleotidi chiamata "Anticodone" che è complementare ad un codone di mRNA.

L'ESPERIMENTO DI NIRENBERG E MATTHAEI

Nel 1961 gli scienziati Marshall Nirenberg e Heinrich Matthaei riuscirono a dimostrare come vengono lette le sequenze di nucleotidi nell'mRNA per produrre amminoacidi per la sintesi proteica.
I due scienziati riuscirono a sintetizzare un mRNA artificiale (grazie all'aiuto del biochimico spagnolo Ochoa) che conteneva solo la base azotata U (L'Uracile) e per questa ragione fu chiamato "Poli-U".
Dopo aver fatto ciò, i due scienziati posero l'mRNA artificiale in venti provette differenti dove vi erano estrati di E.Coli in cui si trovavano ATP, enzimi e tutti gli amminoacidi, anche se solo uno era marcato radiottivamente. In 19 provette non successe praticamente niente, ma in una accadde una cosa sconvolgente.
Quella provetta presentava l'Amminoacido Fenilalanina marcato radioattivamente e i due notarono che si erano formate delle catene polipeptidiche di quell'amminoacido.
In questo modo fu chiaro che al messaggio U-U-U corrispondeva la Fenilalanina; seguendo lo stesso criterio i due scienziati scoprirono altri messaggi per la produzione di amminoacidi (ad esempio CUU= Leucina).
Questo esperimento dimostrò che le sequenze nucleotidiche dell'mRNA vengono lette sotto forma di "Triplette" (tre nucleotidi) e questa combinazione viene chiamata Codone.

LA MATURAZIONE DELL'mRNA

L'RNA messaggero, prodotto dal processo di Trascrizione, non può essere ancora usato per la sintesi proteica. Esso, infatti, presenta un'alternanza di zone non codificate di un gene e di altre dove è avvenuta la codificazione. Le prime sono chiamate Introni, mentre le altre Esoni.

L'mRNA formato dall'alternanza di Introni ed Esoni è chiamato "pre-mRNA" e deve essere portato a "maturazione" (ossia devono essere eliminati gli Introni) affinchè la molecola possa partecipare alla sintesi delle proteine.

La maturazione del mRNA è divisa in tre fasi :

• CAPPING: al pre-mRNA viene aggiunto uno strano nucleotide (7-Metil Guanosina) che funge da "cappuccio" per far uscire la molecola dal nucleo.
• POLIADENILAZIONE: vengono aggiunte alla molecola una serie di 200 nucleotidi di Adenina non codificata,che prende il nome di "Coda Poli-A", all'estremità 3'. L'aggiunta della serie di Adenina è avvenuta grazie all'intervento dell'enzima "Poli-A Polimerasi" e la serie  rende stabilità alla molecola consentendo di resistere per lungo tempo nel citosol.
• SPLICING: il termine "Splicing" deriva dal verbo inglese "To Splice" che significa unire. Ed è proprio questo che accade, ovvero vengono tagliate le zone degli introni per permettere agli esoni di unirsi e di dar origine all'mRNA maturo. Gli introni vengo "tagliati" da un grande complesso di enzimi (Spliceosoma) formato da subunità chiamate snRNP.

Alla fine del processo l'mRNA è maturo e pronto per andare nel Citosol dove avverrà la sintesi proteica. 

RIPASSARE GIOCANDO!

Se volete mettervi alla prova e ripassare la trascrizione dell'mRNA, ecco qui il link per poterlo fare! Buon divertimento! 

LA TRASCRIZIONE DELL'mRNA

Per prima cosa parleremo dell' mRNA, conosciuto semplicemente come "RNA messaggero" poichè la sua funzione più importante è quella di portare le informazioni del DNA per la sintesi delle proteine.
Fino ad ora abbiamo trattato l'RNA in modo generale e sicuramente vi sarete chiesti (e se non ve lo siete chiesto non state pensando come scienziati): "Ma da dove viene questo maledetto RNA??".
Ora la vostra sete di conoscenza (che vi potrebbe far staccare un biglietto per l'ottava bolgia insieme ad Ulisse nella vostra prossima vita) verrà rinsanata.
L' mRNA è una molecola che ha origine da un processo chiamato Trascrizione.
La Trascrizione avviene nel DNA e per questo motivo che l'RNA possiede il messaggio che si trova nel DNA (e per questo motivo l'mRNA viene anche chiamato Trascritto).
Ora vi spiegherò le fasi della trascrizione:

• La Trascrizione ha inizio in particolari sequenze di nucleotidi chiamate Promotori, sulle quali si aggancia la RNA Polimerasi. Dopo ciò la RNA Polimerasi legge il DNA in direzione 3'-5' e divide i due filamenti di DNA.
• L'RNA Polimerasi comincia a sintetizzare l'mRNA utilizzando un filamento del DNA chiamato "stampo" aggiungendo nucleotidi allo stampo (al posto della Timina c'è l'Uracile).
• Infine l'RNA Polimerasi si stacca quando incontra una serie d'arresto e dopo aver sintetizzato la molecola di RNA.

L'mRNA ha il compito di trasportare l'informazione nel DNAal di fuori dal nucleo; quando ha terminato il proprio compito si scompone nei nucleotidi che lo formano che potranno essere utilizzati per una nuova trascrizione.

L'RNA

La molecola più simile al DNA è sicuramente l'acido ribonucleico, comunemente conosciuto come RNA. 

Le due molecole presentano alcune differenze:

• Nell'RNA lo zucchero è il ribosio e non il desossiribosio. 
• Nell'RNA la Timina è sostituita da un'altra piramidina: l'Uracile
• L'RNA è formato da un unico filamento (elica singola)

La scoperta dell'RNA avvenne nel 1961, quando un gruppo di ricercatori Francesi ed Americani si domandarono come poteva la successioni di basi azotate nel DNA determinare la sequenza di amminoacidi in una proteina. Si scoprì in seguito che anche l'RNA contiene le informazioni sulla struttura delle proteine.

Sono stati individuati 3 diversi tipi di RNA che partecipano alla sintesi delle proteine:

• mRNA: RNA messaggero.
• rRNA: RNA ribosomiale.
• tRNA: RNA transfer

Fonti: "Genetica molecolare"

LA CONFERMA DI PAULING

Dopo l'esperimento di Beadle e Tatum, Linus Pauling cercò (e riuscì) a dimostrare che alcune malattie ereditarie sono causate dall'errata sintesi di alcune proteine.
Egli prese in considerazione l'anemia falciforme (per chi ne volesse sapere di più qui c'è il link) prelevando diversi campioni di emoglobina da individui omozigoti recessivi, eterozigoti per l'allele dell'anemia e omozigoti per l'allele normale. Utilizzando poi la tecnica dell'elettroforesi, Pauling ottene dei dati che confermarono le sue ipotesi. Le persone affette dall'anemia falciforme produce un diverso tipo di emoglobina rispetto a quello di una persona non affetta; l'emoglobina di un individuo eterozigote produce due picchi relativi al fatto che vengono prodotti entrambi i tipi di proteine, anche se è prevalente quella normale. 

L' ESPERIMENTO DI BEADLE E TATUM

"Un gene, un enzima".

Questa fu la celebre frase pronunciata dopo che gli scienziati statunitensi Beadle e Tatum dimostrarono l'ipotesi del dottore inglese Garrod. Questi sosteneva che alcune malattie ereditarie potessero essere causate dal fatto che alcuni geni (mutanti) non producevano enzimi necessari.Ciò dimostro che i geni sintetizzano determinate proteine.
Per dimostrare ciò, Beadle e Tatum utlizzarono la muffa Neurospora del pane.
Essa fu posta e lasciata crescere in un terreno detto arricchito con tutte le sostanze necessarie per sintetizzare amminoacidi e vitamine. Utilizzando poi l'ipotesi di Muller (i raggi X causano mutazioni nei geni), i due americani irradiarono le culture sul terreno completo. Poi le colture furono poste in un terreno "minimo" (pochi nutrienti e nessuno amminoacido) e si accorsero che 

la muffa non cresceva. Allora il campione fu posto in venti terreni in cui ognuno era arricchito con un determinato amminoacido. I due, poi, notarono che solo una cresceva: per cui il "mutante" non era in grado di produrre quel determinato amminoacido e poteva crescere solo in un terreno arricchito con quello.

Ecco qui l'animazione di questo esperimento!

VIDEO SULLA STRUTTURA DEI CROMOSOMI

Ecco un video molto semplice che vi spiegherà la struttura dei cromosomi a partire dai nucleosomi!

LA CROMATINA E LA SUA STRUTTURA

Nei nuclei delle cellule eucariote non troveremo mai i 2 filamenti del DNA...
Il DNA è,infatti, associato  e alle proteine e l'insieme di queste due è chiamato "Cromatina".
Essa può essere di due tipologie.

• Eucromatina: meno colorata e prevalente durante l'interfase nella maggior parte del DNA.
• Eterocromatina: più condensata; costituisce circa il 15% del genoma e si trova nelle zone in cui i geni non sono attivi.

La Cromatina presenta, però, una determinata struttura della quale l'unità fondamentale è il celeberrimo Nucleosoma.
Il Nucleosoma è formato da 8 molecole di Istoni (una proteina) che, avendo carica positiva, si attraggono con il DNA (con carica negativa) che si avvolge per due volte; infine il nono istone si trova esternamente.
La struttura che si viene a creare ha la forma di una collana di perle che si compatta andando a creare una serie di anse che a loro volta formano i cromosomi condensandosi.

MULLIS E LA PCR

Kary Banks Mullis è uno dei più eccentrici scienziati dell'intera comunità scientifica.
Nato a Lenoir (USA) nel 1944, ottenne la laurea all'università della California a Berkely, anche se ne fu uno dei più grandi contestatori. 
Grande appassionato di surf, viene considerato uno degli scienziati più discussi per le sue idee (ad esempio riguardante il buco dell'ozono e il riscaldamento globale) che hanno lasciato sbigottiti i membri della comunità scientifica internazionale. Nella sua autobiografia Mullis ha confessato che "Negli anni sessanta prendevo un sacco di LSD. Molte persone alla Berkely la prendevano a quell'epoca" (Per chi non sapesse cosa sia la LSD ecco il link).
Nonostante ciò Mullis viene ricordato per aver vinto il premio Nobel nel 1993 per aver messo appunto un metodo per produrre coppie di segmenti di DNA comodamente in laboratorio: la PCR.

La PCR è formata da tre fasi:

• Fase di denaturazione: la soluzione viene scaldata fino a 99 °C in modo che i due filamenti di DNA si separino.
• Fase di annealing: la soluzione viene portata a 45°C in modo che i primer possano attaccarsi alle sequenze complementari.
• Fase di allungamento: entra in azione la DNA Polimerasi che comincia ad aggiungere nucleotidi.

Da notare che alla fine del processo si ottiene una quantità di DNA doppia rispetto a quella di partenza.

"Cosa sarebbe successo se non avessi mai preso l'LSD? Avrei inventato la PCR ugualmente? Non lo so. Ne dubito. Ho seri dubbi."

                                                                       

Kary B. Mullis

                                                                       

LA MAGIA DEL PROOFREADING

Uno delle funzioni più interessanti di alcuni tipi di DNA Polimerasi è quella di correggere eventuali errori che sono avvenuti durante la duplicazione.
E già.. infatti non sempre il processo di duplicazione del DNA riesce e per questo intervengono questi enzimi che riescono a risolvere il problema grazie al "PROOFREADING" (in italiano "correzione di bozze"), ovvero alla capacità rimuovere nucleotidi disposti in modo non corretto e di leggere le giuste sequenze.
Ci sono diversi tipi di riparazione, ma il più comune è quello che consiste nel tagliare il filamento fino a una coppia corretta e il filamento complementare viene usato come stampo, per ottenere le coppie giuste.

UNA BELLA ANIMAZIONE

Per tutti coloro (compreso io) che vogliono chiarirsi le idee sulla duplicazione del DNA, farò vedere una bellissima animazione su questo argomento! (QUI).

LA DUPLICAZIONE DEL DNA

Un altro argomento molto importante è la duplicazione del DNA, ovvero nella capacità di questa molecola di ottenere copie esatte di se stessa.
Per fare ciò il DNA ha bisogno di un gran numero di enzimi, necessari per catalizzare una determinata fase del processo.
All'inizio interviene l'enzima chiamato "DNA ELICASI" che separa i due filamenti di DNA al livello del legame a idrogeno. 
Bisogna considerare che la duplicazione avviene nelle due direzioni opposte e, perciò, viene chiamata anche "bidirezionale"
Nella fase successiva interviene la celeberrima "DNA POLIMERASI" che a partire da una sequenza provvisoria (Primer) comincia ad aggiungere nucleotidi complementari (A-T e C-G). 
Aspetto molto importante è che la DNA Polimerasi agisce su entrambi i filamenti, ma in quello 5'-3' va all'indietro, dato che la DNA Polimerasi avviene     
solo in direzione 5'-3'; questo filamento è chiamato filamento guida e viene sintetizzato in modo non continuo con dei segmenti chiamati "frammenti di Okazaki" dal nome del biochimico che li ha scoperti. 
Infine, grazie all'azione della DNA LIGASI, i frammenti di Okazaki vengono uniti tramite un legame covalente e tra i nucleotidi di DNA vicini.

DNA Song

Ecco per voi una simpatica canzone sul DNA!!! 
Molto bella, a me piace molto....spero piaccia anche a voi!

Un video sulla probabilità

Navigando sul web, ho trovato questo interessante video sulla probabilità che le proteine si possano formare spontaneamente. Anche se non rientra negli argomenti che stiamo affrontando in classe, credo sia comunque un video interessante da vedere.

Fonte: "La vera scienza"