Allungamento della Traduzione
La fase di allungamento della traduzione consiste nel reclutamento ciclico di nuovi aminoacil-tRNA, nella catalisi del legame peptidico e nello scorrimento del ribosoma lungo l’mRNA. È una fase rapida che richiede l’ausilio di fattori di allungamento (EF, elongation factors) ed energia sotto forma di GTP.
Reclutamento del tRNA e i Tre Checkpoint di Qualità
Il ribosoma presenta inizialmente il sito P occupato dal tRNA legato alla catena polipeptidica nascente (o dalla fMet-tRNAi all’inizio), mentre il sito A (aminoacilico) è libero e pronto a ospitare l’aminoacil-tRNA () corrispondente al successivo codone dell’mRNA.
L’ingresso dell’aa-tRNA nel sito A è mediato dal fattore di allungamento EF-Tu legato a GTP. Per garantire la massima fedeltà di traduzione ed escludere tRNA errati o simili ma non identici, il ribosoma esegue tre checkpoint conformazionali (passaggi di qualità):
- Affinità Codone-Anticodone (Primo checkpoint): L’aa-tRNA associato a EF-Tu-GTP entra nel sito A. Solo se l’appaiamento codone-anticodone è corretto e complementare, si formano legami deboli stabili. Questa stabilità trattiene il tRNA per un tempo sufficiente a consentire l’idrolisi del GTP da parte di EF-Tu. Se il tRNA è errato, la scarsa affinità lo fa distaccare prima che avvenga l’idrolisi.
- Idrolisi del GTP (Secondo checkpoint): Se un tRNA errato rimane legato per via di fluttuazioni statistiche, l’assenza di complementarietà ottimale impedisce il completamento delle modifiche conformazionali del ribosoma. Di conseguenza, il complesso EF-Tu-GDP e il tRNA difettoso si distaccano prima della reazione chimica successiva.
- Accomodamento (Terzo checkpoint): Dopo il distacco di EF-Tu-GDP, il tRNA nel sito A deve subire una rotazione fisica (definita accomodamento) per orientarsi in modo parallelo e convergente rispetto al tRNA nel sito P. Questa rotazione richiede un’elevata energia di legame codone-anticodone. Se il tRNA è scorretto, l’energia non è sufficiente e la molecola scivola fuori dal sito A prima che avvenga la catalisi del legame peptidico.
Formazione del Legame Peptidico
Una volta completato l’accomodamento, le estremità accettrici dei tRNA nei siti A e P sono spazialmente vicine:
- Il peptide nascente legato al tRNA nel sito P viene trasferito e legato all’amminoacido del tRNA posizionato nel sito A.
- La reazione di condensazione (formazione del legame peptidico) è catalizzata dall’attività peptidil-trasferasica (ribozimatica) operata dall’rRNA della subunità maggiore del ribosoma.
- Al termine della reazione, il tRNA nel sito A porta la catena polipeptidica allungata di un residuo, mentre il tRNA nel sito P è scarico.
Traslocazione e Mimetismo Molecolare di EF-G
Per proseguire la traduzione, il ribosoma deve scorrere di tre nucleotidi (un codone) in direzione 5’ 3’. Questo processo prende il nome di traslocazione ed è mediato dal fattore di allungamento EF-G legato a GTP.
- Mimetismo Molecolare: Il complesso EF-G-GTP possiede una conformazione tridimensionale che imita quasi perfettamente la forma geometrica del complesso EF-Tu-GTP-tRNA.
- Meccanismo di “Spinta”: Sfruttando questa somiglianza conformazionale, EF-G si inserisce nel sito A del ribosoma. Interagendo con la subunità maggiore, EF-G idrolizza il GTP, subendo un cambiamento conformazionale che spinge i tRNA e l’mRNA adiacenti di tre nucleotidi.
- Liberazione del Sito A: Poiché EF-G non possiede una sequenza anticodonica, non può instaurare legami stabili con l’mRNA nel sito A. Pertanto, subito dopo la traslocazione, EF-G si dissocia lasciando il sito A vuoto e pronto ad accogliere un nuovo aa-tRNA.
Destino del tRNA nel Sito E
In seguito alla traslocazione:
- Il tRNA carico con il polipeptide si sposta dal sito A al sito P.
- Il tRNA scarico si sposta dal sito P al sito E (Exit).
- Nel sito E, a causa della distanza fisica tra il sito e il filamento stampo dell’mRNA, l’accoppiamento codone-anticodone è impedito (solo l’ultimo nucleotide riesce a prendere contatto). Questo indebolisce l’interazione del tRNA scarico, determinandone l’espulsione dal ribosoma durante il ciclo successivo di allungamento.
🔗 Collegamenti
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