Dall'RNA alle proteine

La struttura della molecola del DNA è composta da una lunghissima sequenza di coppie di basi azotate tenute insieme da legami a idrogeno. A loro volta le coppie di basi sono fissate grazie a un "telaio" di zuccheri e gruppi fosfati. Ogni coppia di basi dista dall'altra 0.34 nm, mentre il passo dell'elica è di 3.4 nm.
La struttura della molecola del DNA è composta da una lunghissima sequenza di coppie di basi azotate tenute insieme da legami a idrogeno. A loro volta le coppie di basi sono fissate grazie a un "telaio" di zuccheri e gruppi fosfati. Ogni coppia di basi dista dall'altra 0.34 nm, mentre il passo dell'elica è di 3.4 nm.
Nel processo di sintesi delle proteine, il DNA ha la funzione di "matrice" per la sequenza di amminoacidi che devono essere legati nella catena che va poi a formare la proteina, mentre il ruolo "operativo" è invece affidato all'RNA che si suddivide in tre diverse varietà a seconda della funzione all'interno della procedura di sintesi: l'RNA messaggero (mRNA), l'RNA di trasporto (tRNA) e l'RNA ribosomiale (rRNA). Il primo a essere chiamato in causa è l'mRNA che, all'interno del nucleo della cellula, viene "montato" sullo stampo fornito dal DNA seguendo le regole di accoppiamento tra basi azotate complementari. La molecola dell'mRNA risulta così una sorta di fotocopia perfetta di metà DNA (ma opportunamente depurato dal "DNA spazzatura") con l'uracile al posto della timina. Infatti l'mRNA è composto da un singolo filamento che si ripiega molte volte su se stesso fino ad assumere una configurazione tale da minimizzare lo spazio occupato. In un certo senso la creazione dell'mRNA è il processo che l'evoluzione ha sviluppato per preservare il più possibile l'integrità del DNA nel tempo.

Fungendo il DNA solo da stampo e non essendo chiamato in causa come parte attiva nel processo di sintesi delle proteine, gli errori nella sequenza delle basi che possono interessare il DNA sono in questo modo ridotti al minimo. Questo è la fase di "trascrizione". Una volta formato, l'mRNA migra dal nucleo della cellula verso il citoplasma fino a raggiungere i "ribosomi", le aree della cellula in cui vengono sintetizzate le catene di amminoacidi. Qui entrano in gioco gli altri due tipi di RNA: l'rRNA e il tRNA, anch'essi formati nel nucleo, che in un certo senso fungono da collaboratori per portare a termine la fase che segue, ovvero la cosiddetta "traduzione". Benché le sue funzioni non siano ancora del tutto chiarite, l'rRNA sembra fungere "da tavolo" su cui viene portato a termine il lavoro di sintesi proteica. In altre parole, l'rRNA riconosce le molecole di mRNA in arrivo al ribosoma e dà l'avvio al processo di sintesi proteica, scorrendo le varie triplette di codoni successivi come una sorta di nastro trasportatore chimico. Il resto lo fa il tRNA. Il tRNA è, in pratica, una sorta di spina molecolare che, da una parte è complementare a un codone e dall'altra è legata al corrispondente amminoacido. Succede dunque che, partendo dall'inizio della sequenza di mRNA selezionata dall'rRNA, la prima molecola di tRNA con il codone complementare (chiamato "anticodone") si lega al primo codone dell'mRNA.

Dalla parte opposta di questa molecola si trova l'amminoacido corrispondente a quel determinato codone. Quindi una seconda molecola di tRNA con il suo amminoacido si lega al codone successivo dell'mRNA. A questo punto l'amminoacido del primo tRNA viene traferito sul secondo tRNA. In maniera molto simile a una vera e propria catena di montaggio industriale, l'mRNA viene spostato in avanti dando così la possibilità alla terza molecola di tRNA con il suo amminoacido di legarsi al terzo codone. A questo punto i due amminoacidi presenti sulla seconda molecola di tRNA vengono a loro volta spostati sulla terza e così via, finché l'intera sequenza di codoni del gene sull'mRNA viene scansionata. Lo "stop" alla sintesi proteica viene dato quando viene trovato un codone senza senso, ovvero un codone al quale non è possibile legare alcuna molecola di tRNA. Questo è il segnale che la sintesi proteica può terminare. L'ultimo tRNA si ritroverà così legata a sé l'intera sequenza di amminoacidi, ovvero la proteina corrispondente al gene sequenziato, che potrà essere così liberata nel citoplasma della cellula. Ovviamente esistono errori ed eccezioni, e innumerevoli altri fattori biologici sono chiamati in causa nei processi biologici, ma sostanzialmente, è in questo modo che il DNA controlla i processi e le caratteristiche di tutti gli esseri viventi.