Nel precedente articolo La replicazione del DNA abbiamo visto la replicazione del DNA, adesso vedremo la trascrizione, cioè il processo con cui il DNA viene trascritto in RNA.
L’informazione contenuta nel DNA determina la sequenza degli aminoacidi delle proteine, tuttavia l’informazione non viene usata direttamente ma è necessario l’utilizzo di un intermediario: l‘acido ribonucleico (RNA). A differenza del DNA, l’RNA è costituito da un singolo filamento, lo zucchero è il ribosio e la base uracile sostituisce la timina.
Il processo con il quale avviene la sintesi di RNA assomiglia al processo di replicazione del DNA già descritto. Poiché la sintesi di RNA consiste nel copiare l’informazione da un tipo di acido nucleico ad un altro, il processo è chiamato trascrizione.
Il processo di trascrizione
Durante la trascrizione vengono trascritti tre diverse molecole di RNA: RNA messaggero (mRNA), RNA di trasferimento (tRNA), e RNA ribosomiale (rRNA). L’RNA messaggero consiste in un singolo filamento che porta l’informazione per la sintesi di una proteina. Il tRNA consiste in un filamento che si ripiega su se stesso per assumere una forma specifica, serve per il trasporto di uno specifico amminoacido al ribosoma. L’RNA ribosomiale rappresenta una parte importante della struttura dei ribosomi e ha funzioni catalitiche essenziali nel caso della sintesi proteica.
La trascrizione inizia quando l’RNA polimerasi si lega ad una zona del DNA chiamata promotore, questa zona non viene trascritta ma serve ad indicare l’inizio della trascrizione. Quando l’RNA polimerasi riconosce il promotore srotola la doppia elica e comincia la trascrizione. Proprio come la DNA polimerasi anche l’RNA polimerasi effettua la trascrizione in direzione 5′ → 3′ quindi lo stampo di DNA è letto in direzione 3′ → 5′. L’allungamento dell’RNA prosegue fino a che l’RNA polimerasi riconosce un segnale di terminazione che consiste in una serie di specifiche basi sul DNA, quando ciò accade il trascritto di RNA e la RNA polimerasi sono rilasciati.
Esistono tre diversi tipi di RNA polimerasi che differiscono per l’RNA che sintetizzano. La RNA polimerasi I catalizza la sintesi di molecole di rRNA, l’RNA polimerasi II catalizza la produzione degli mRNA e la RNA polimerasi III catalizza la sintesi dei tRNA e di una delle molecole di rRNA.
A differenza delle cellule procariote quelle eucariote contengono l’informazione genica all’interno del nucleo. Dal momento che la sintesi proteica avviene nel citoplasma, l’RNA messaggero deve essere trasportato attraverso l’involucro nucleare prima del processo di traduzione. Prima di lasciare il nucleo i trascritti primari di RNA devono essere modificati (processo di maturazione). Il processo prevede che alcuni enzimi specifici aggiungano un cappuccio all’estremità 5′ della catena. Il cap è costituito da un nucleotide chiamato 7-metilguanosina che è legato al trascritto di mRNA attraverso tre gruppi fosfato. Il cappuccio ha due funzioni principali:
- protegge l’RNA messaggero dalla degradazione da parte delle nucleasi;
- fa in modo che esso possa legarsi ai ribosomi per avviare il processo di traduzione.
All’estremità 3′ si verifica una seconda modifica chiamata poliadenilazione, in questa operazione viene aggiunta una coda di molte adenine detta coda di poli-A che ha lo scopo di aiutare l’esportazione dal nucleo, protegge l’estremità dalla degradazione nel citoplasma e favorisce la traduzione aiutando i ribosomi a riconoscere l’mRNA.
Il DNA ha sequenze codificanti interrotte, cioè all’interno delle regioni codificanti del gene si trovano sequenza che codificano per la proteina chiamati esoni e zone che non codificano per la proteina chiamati introni. Il trascritto di RNA messaggero chiamato RNA precursore ha entrambe le zone, per far si che il pre-RNA diventi un RNA messaggero funzionale è necessario rimuovere gli introni ed unire gli esoni per formare un messaggio che codifica la proteina.
Questo processo chiamato splicing consiste nell’associare piccoli complessi di ribonucleoproteine nucleari a formare una grossa particella detta spliceosoma, che catalizza le reazioni che portano alla rimozione degli introni.
Nel prossimo articolo sarà descritto il processo di traduzione con il quale le sequenze di nucleotidi dell’mRNA sono tradotte in un linguaggio amminoacidico per la produzione di proteine.