All’uscita da scuola, D. mi pone questa domanda. In effetti -constato- quando si parla di sintesi proteica, ci si sofferma generalmente sulla struttura e sulla funzione dell’RNA messaggero (m-RNA) e dell’RNA transfert (t-RNA) e nelle immagini che illustrano i processi di “trascrizione” della sequenza nucleotidica dal DNA all’m-RNA e di “traduzione” di tale messaggio in sequenza polipetidica (o proteica), sono sempre ben evidenziate queste due tipologie di macromolecole. L’r-RNA sembrerebbe mancare.
Siamo nel ribosoma, un complesso macromolecolare della cellula che è la sede della produzione delle proteine; i ribosomi spesso costellano il reticolo endoplasmatico, (una serie di sacchetti appiattiti adiacenti al nucleo) rendendolo -come si suol dire- ruvido (o rugoso, granulare) (RER); altre volte i ribosomi si trovano liberi nel citoplasma, dove non sono ancorati ad alcun particolare organello.
Il ribosoma è costituito da due subunità (in figura si vede la maggiore in alto e la minore in basso), in grado di accogliere, nella cavità che si crea tra le due, una molecola di m-RNA. All’interno della subunità maggiore vi sono tre siti di legame in cui possono accomodarsi tre t-RNA, strutturati in modo tale da riconoscere da un lato il messaggio portato dall’m-RNA e di caricare dall’altro il giusto aminoacido, che sarà poi parte integrante della catena polipeptidica in formazione.
L’m-RNA è costituito da un filamento singolo di nucleotidi (adenina A, citosina C, guanina G e uracile U) e viene sintetizzato nel nucleo; m-RNA viene “trascritto”, a partire dal tratto di DNA di interesse (un gene) usato come stampo, grazie all’azione di un particolare enzima, la RNA-polimerasi. Una volta formato, l’m-RNA viene veicolato all’esterno del nucleo, verso -appunto- i ribosomi.
Il t-RNA è anch’esso costituito da un singolo filamento di nucleotidi e si assembla in una struttura tridimensionale “a trifoglio” grazie al legame che si crea tra basi azotate complementari (A-U, G-C) sullo stesso filamento. L’anello che in figura compare in basso, è costituito dall’anticodone, una serie comprendente 3 nucleotidi perfettamente complementare a una determinata tripletta (o codone) di nucleotidi presente sull’m-RNA; ogni t-RNA porta, all’estremità opposta, un dato aminoacido, ossia il monomero base delle proteine. E’ il codice genetico che crea una corrispondenza tra i codoni dell’m-RNA e gli specifici aminoacidi.
Ripassiamo le tappe del processo della “traduzione” guardando il seguente video: dall’RNA alle proteine.
Riprendiamo la domanda iniziale: cos’è allora r-RNA e qual è il suo ruolo nella produzione delle proteine? Innanzitutto la sigla r sta per “ribosomiale” ed indica che questa molecola fa parte del ribosoma. Nella fattispecie ogni ribosoma -come già detto- è costituito da una subunità maggiore, a sua volta composta da 3 molecole di rRNA e circa una cinquantina di proteine diverse, e una minore, contenente solo una molecola di rRNA e circa una trentina di molecole proteiche. Quando i ribosomi non sono impegnati nella traduzione, le due subunità sono separate. Gli r-RNA hanno duplice funzione ed è stato dimostrato che, in loro assenza, non è possibile ottenere una catena polipeptidica, poiché:
- La traduzione dell’m-RNA inizia con la formazione di un complesso di inizio, che prevede il legame tra m-RNA, il t-RNA caricato con l’aminoacido che sarà il primo della catena (metionina-Met) e l’r-RNA della subunità minore (che si associa ad un sito di legame complementare lungo l’m-RNA, situato “a monte” del codone che dà inizio alla traduzione).
- Il legame peptidico tra gli aminoacidi che costituiscono la catena neoformata avviene nella subunità ribosomiale maggiore ed è catalizzata (volendo usare un altro termine possiamo dire “assistita”) dagli r-RNA ivi presenti, con un certo dispendio di energia (fornito dal GTP che rilascia un gruppo fosfato trasformandosi in GDP); questa è una situazione piuttosto insolita, poiché generalmente le reazioni chimiche delle cellule sono catalizzate da enzimi di natura proteica e non da acidi nucleici; per questo motivo l’r-RNA che svolge le stesse funzioni di un enzima, viene chiamato ribozima (enzima di RNA).
In conclusione possiamo dire che, anche se l’r-RNA sembrerebbe essere a prima vista “invisibile” nel processo di traduzione, la sua presenza è invece indispensabile a causa dei due motivi sopra elencati.
odobiochem 