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Il ruolo del codice genetico nella sintesi di proteine

Nel 1968, il Premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina è stato assegnato congiuntamente a Robert W. Holley, Har Gobind Khorana e Marshall W. Nirenberg per il loro lavoro sull'interpretazione del codice genetico e del suo ruolo nella sintesi proteica. Le loro ricerche hanno mostrato in che modo l'ordine dei nucleotidi negli acidi nucleici, che costituiscono il codice genetico della cellula, codificano per le proteine sintetizzate dalla cellula. I tre scienziati hanno riconosciuto che il linguaggio biologico o codice genetico comune a tutti gli organismi viventi è composto da "parole" di tre lettere: ogni gruppo di tre nucleotidi codifica per uno specifico amminoacido.


I tre scienziati hanno lavorato in modo indipendente a diversi aspetti della decodifica del codice genetico. Le loro ricerche, considerate insieme, hanno svelato in che modo l'informazione genetica si traduce in proteine.


Nel 1959 si sapeva che l'informazione genetica è contenuta nel DNA. Tuttavia, non si conosceva il modo in cui il DNA dirige la produzione di proteine, o il ruolo dell'RNA in questi processi. I tre scienziati hanno mostrato che l'RNA – la molecola intermediaria tra il DNA e le proteine – può formare "parole" di tre lettere con le sue basi chimiche A, U, C e G, e che queste "parole" possono essere tradotte in sequenze di amminoacidi, i mattoncini che costituiscono le proteine.


Nirenberg ha scoperto che la prima "parola" di nucleotidi, una sequenza di tre molecole di uracile (UUU) codifica per l'amminoacido fenilalanina. Lo scienziato ha compreso molto in fretta di aver scoperto il codice genetico per quell'amminoacido e ha quindi continuato a decifrare il codice di altri 19 amminoacidi sintetizzando RNA.

Utilizzando una tecnica differente, ha scoperto il codice di un totale di 50 amminoacidi.


Lavorando in modo indipendente, Khorana aveva mostrato che un acido ribonucleico (RNA) con tre unità ripetute (UCUCUCU → UCU CUC UCU) produceva due amminoacidi che si alternavano. Questa scoperta, insieme all'esperimento di Nirenberg e Leder, ha mostrato che UCU codifica per la serina e CUC codifica per la leucina. Lo scienziato ha anche mostrato che gli RNA con tre unità ripetute (UAC UAC UAC, o ACU ACU ACU, o CUA CUA CUA) producevano tre diverse sequenze di amminoacidi. RNA con quattro unità ripetute che comprendevano UAG, UAA, o UGA producevano solo dipeptidi o tripeptidi, rivelando che UAG, UAA e UGA sono codoni di stop.


Holley ha scoperto il legame diretto tra l'RNA messaggero e le proteine: l'RNA transfer, o tRNA. Questa molecola trasporta l'amminoacido corretto al macchinario che sintetizza le proteine (il ribosoma), verifica che corrisponda alla sequenza dell'mRNA e quindi permette al ribosoma di incorporarlo nella sequenza di amminoacidi che formeranno infine una proteina.


Insieme, i tre ricercatori hanno decifrato un intero sistema biologico e comprendendo in che modo avviene la traduzione tra RNA e proteine hanno svelato uno dei più antichi "codici" nella storia della vita.



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