In che cosa consiste la sintesi proteica?

La sintesi o biosintesi proteica è il processo biologico messo in atto dalle cellule per sintetizzare nuove proteine.

Vista l'importanza cruciale delle proteine per la vita (enzimi, proteine ​​strutturali, ormoni, anticorpi, trasporto, contrazione ecc.), la sintesi proteica è da considerarsi come un processo biologico fondamentale; è molto simile tra le cellule procariote e quelle eucariote.

E' molto simile tra le cellule procariote e quelle eucariote, ed avviene nel citoplasma; più precisamente, negli organelli chiamati ribosomi.

L'obbiettivo della sintesi proteica è di bilanciare la perdita di proteine ​​cellulari - che avviene per degradazione o per export dalle cellule - producendone di nuove.

Si tratta di uno sviluppo molto complesso, che cercheremo di riassumere nel modo più esaustivo ma conciso possibile; eventuali approfondimenti andrebbero svolti consultando testi didattici specifici.

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Quali sono le fasi? Quali sono le due fasi?

La sintesi proteica può essere suddivisa in due fasi: trascrizione e traduzione.

Durante la trascrizione, una sezione di DNA codificante per la proteina da sintetizzare (gene), viene convertita in una molecola modello chiamata RNA messaggero (mRNA).

Questa conversione viene eseguita da enzimi, noti come RNA polimerasi, nel nucleo della cellula. Negli eucarioti - quindi, anche nelle cellule umane - questo mRNA viene prodotto inizialmente in forma prematura (pre-mRNA), che subisce delle modifiche post-trascrizionali per ottenere, poi, l'mRNA maturo.

L'mRNA maturo viene esportato dal nucleo cellulare tramite pori nucleari al citoplasma della cellula affinché avvenga la traduzione.

Durante la traduzione, l'mRNA viene letto dai ribosomi che utilizzano la sequenza nucleotidica dell'mRNA, per determinare la sequenza degli amminoacidi.

I ribosomi catalizzano la formazione di legami peptidici covalenti tra gli amminoacidi codificati per formare una catena polipeptidica.

Dopo la traduzione, la catena polipeptidica deve ripiegarsi per formare una proteina funzionale; ad esempio, per funzionare come un enzima, la catena polipeptidica deve ripiegarsi correttamente per produrre un sito attivo funzionale.

Per adottare una forma tridimensionale funzionale, invece, la catena polipeptidica deve formare una serie di strutture sottostanti più piccole, chiamate strutture secondarie. In queste strutture secondarie, quindi, la catena polipeptidica si ripiega per produrre la struttura terziaria tridimensionale definitiva.

Una volta ripiegata correttamente, la proteina può subire un'ulteriore maturazione attraverso diverse modifiche post-traduzionali, che possono alterare: la capacità funzionale della proteina, la sua posizione all'interno della cellula (ad esempio citoplasma o nucleo) e la sua capacità di interagire con altre proteine.

Sintesi proteica e malattie

La biosintesi proteica ha un ruolo chiave in certe malattie, poiché cambiamenti ed errori in questo processo - attraverso mutazioni del DNA sottostanti o ripiegamento errato delle proteine - sono spesso le cause patologiche sottostanti.

Le mutazioni del DNA cambiano la sequenza successiva di mRNA, che, quindi, altera la sequenza di amminoacidi codificata dall'mRNA.

Le mutazioni possono causare l'accorciamento della catena polipeptidica generando una sequenza di stop che provoca la conclusione anticipata della traduzione.

Oppure, una mutazione nella sequenza di mRNA può cambiare l'amminoacido specifico, codificato in quella posizione della catena polipeptidica. Questo cambiamento può influire sulla capacità della proteina di funzionare o di ripiegarsi correttamente. Le proteine ​​mal ripiegate hanno la tendenza a formare grumi proteici, implicati in malattie come i disturbi neurologici, tra cui l'Alzheimer e il morbo di Parkinson.

Le proteine possono essere spedite in altri tessuti?

L'export proteico, anche noto come protein targeting o protein scorting, è un processo cruciale al decentramento dell'azione proteica rispetto al sito di origine.

Consistono in un delicato meccanismo biologico mediante il quale le proteine ​​vengono trasportate alle destinazioni più appropriate, che sia all'interno o all'esterno della cellula in questione.

Infatti, le proteine ​​possono essere indirizzate allo spazio interno di un organello, a diverse membrane intracellulari, alla membrana plasmatica o all'esterno della cellula tramite secrezione.

Lo spostamento delle molecole, soprattutto di grandi dimensioni, tra i vari compartimenti cellulari, tra le cellule e tra i tessuti, è un processo molto delicato. Viene regolato, a seconda della destinazione, soprattutto dalle informazioni stesse della proteina stessa. Eventuali errori o disfunzioni nello smistamento sono collegati a molteplici malattie.

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