Di Kevin Beck
Aggiornato il 30 agosto 2022
Nelle cellule eucariotiche, il DNA che codifica per ogni proteina è ospitato nel nucleo. Una volta che un gene viene trascritto in RNA messaggero (mRNA), quella molecola deve viaggiare verso il citoplasma, dove risiedono i ribosomi, per dirigere la sintesi proteica. Questa fase di esportazione non è passiva; richiede macchinari cellulari dedicati.
Il DNA e l'RNA sono lunghi polimeri costituiti da nucleotidi, ciascuno costituito da uno zucchero, un gruppo fosfato e una base azotata. Il DNA utilizza lo zucchero desossiribosio, mentre l'RNA utilizza il ribosio, che ha un gruppo ossidrile aggiuntivo. Il DNA contiene le basi adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). L’RNA sostituisce la timina con l’uracile (U). Le regole di accoppiamento delle basi complementari (A‑T e C‑G nel DNA, A‑U e C‑G nell'RNA) creano la struttura a doppia elica descritta per la prima volta negli anni '50.
La trascrizione inizia quando la RNA polimerasi II si attacca alla regione del promotore di un gene. L'enzima svolge un singolo filamento di DNA e costruisce un filamento di mRNA complementare al DNA modello, ma con uracile invece di timina. L'mRNA risultante porta un codice tripletta che specifica ciascuno dei 20 aminoacidi, consentendo la creazione di proteine praticamente illimitate.
Dopo la sintesi, l'mRNA nascente si associa a una serie di proteine che legano l'RNA per formare particelle di ribonucleoproteine messaggere (mRNP). Questi complessi proteggono l'mRNA e reclutano fattori di esportazione che riconoscono specifici segnali di esportazione nucleare. Gli mRNP si diffondono quindi in tutto il nucleoplasma; la vicinanza all'involucro nucleare non è un prerequisito per il successo dell'esportazione.
L’involucro nucleare è punteggiato da complessi dei pori nucleari (NPC), giganteschi complessi proteici con una massa di circa 125 milioni di Dalton nell’uomo, ovvero oltre 700.000 volte la massa di una molecola di glucosio. Gli NPC sono costituiti da anelli citoplasmatici e nucleoplasmici, filamenti e un canale di trasporto centrale. Trasportano selettivamente le macromolecole dentro e fuori dal nucleo, utilizzando recettori di trasporto che legano i carichi e facilitano il passaggio attraverso i pori.
L'esportazione dell'mRNA dipende dall'energia:l'idrolisi dell'ATP alimenta le proteine motrici che attirano gli mRNP verso il poro, mentre le nucleoporine coordinano il rilascio del carico nel citoplasma.
Nel citoplasma, i ribosomi, liberi o legati al reticolo endoplasmatico ruvido, ingaggiano l'mRNA. Ogni ribosoma ha una subunità piccola e una grande che si assemblano quando inizia la traduzione. Gli RNA di trasferimento (tRNA) portano amminoacidi specifici al ribosoma, facendo corrispondere i codoni sull'mRNA con i loro anticodoni. Il ribosoma collega gli amminoacidi in una catena polipeptidica in crescita che, una volta raggiunto un codone di stop, si stacca e si ripiega in una proteina funzionale.
Comprendere questo viaggio, dalla trascrizione nel nucleo alla sintesi proteica nel citoplasma, evidenzia l'intricata coreografia che è alla base della vita cellulare.
