lezione 12_regolazione espressione genica2016
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espressione genica processo attraverso cui l’informazione di un gene viene decodificata regolazione o controllo dell’espressione genica meccanismi mediante i quali un gene viene selettivamente espresso o non espresso controlli post-trascrizionali geni a espressione costitutiva geni a espressione regolata proteine regolatrici dell’espressione genica sequenza regolatrice di DNA proteine regolatrici dell’espressione genica domini o motivi strutturali elica-giro-elica zinc finger (dita di zinco) leucine zipper (dimero a cerniera lampo di leucina) proteine regolatrici dell’espressione genica regolazione + regolazione - sequenza regolatrice di DNA come operano sequenze regolatrici e proteine regolatrici? cellula procariotica: E. coli cistrone: sequenza di DNA codificante per una proteina operone = cistroni + unico promotore operone del triptofano triptofano disponibile: operone spento triptofano non disponibile: operone acceso proteina regolatrice: repressore del triptofano sequenza regolatrice: operatore triptofano funziona da co-repressore repressore del triptofano controllo negativo (prevalente nei procarioti) operone reprimibile gene costitutivo controllo positivo proteina regolatrice: attivatore sequenza regolatrice: operatore lattosio = glucosio + galattosio enzimi per il metabolismo del lattosio: β-galattosidasi , lattosio permeasi, galattoside trans-acetilasi operone lac (operone del lattosio) operone lac (operone del lattosio) controllo negativo e controllo positivo glucosio è il substrato preferenziale per produrre energia operone lac (operone del lattosio) - lattosio controllo negativo + lattosio assenza del controllo negativo [glucosio] [cAMP] + CAP CAP: proteina attivatrice dei geni catabolici (regolazione positiva) + lattosio - glucosio CAP: proteina attivatrice dei geni catabolici (regolazione positiva) repressore (regolazione negativa) lac operon eucarioti pluricelullari risposte ai cambiamenti dell’ambiente differenziamento cellulare processo attraverso cui una cellula di un tessuto acquisisce le proprietà morfologiche e strutturali che la caratterizzano epiteliale connettivo muscolare nervoso “specializzazione cellulare” cellule somatiche cellule germinali zigote primo esperimento di clonaggio di un organismo animale pluricellulare clone: individuo con tutti gli elementi cellulari geneticamente uguali durante il differenziamento cellulare non c’è perdita di materiale genetico, le differenze fra le varie cellule stanno nei sistemi di regolazione di espressione genica geni a espressione costitutiva (house-keeping) geni a espressione regolata geni tessuto-specifici (dipendono dal differenziamento cellulare) cellule eucariotiche non ci sono operoni integrazione di diversi segnali sul promotore compattamento del DNA in cromatina RNA polimerasi eucariotiche richiedono i fattori generali di trascrizione oltre ai fattori generali di trascrizione gli eucarioti presentano proteine regolatrici dette fattori trascrizionali specifici proteine regolatrici negli eucarioti si chiamano fattori trascrizionali proteine regolatrici: due domini dominio di legame al DNA (motivo strutturale visto in precedenza) dominio di attivazione della trascrizione proteine regolatrici: attivatori le proteine attivatrici si legano a sequenze di DNA regolatorie dette enhancer formazione di anse di DNA (DNA looping) mediatore proteine regolatrici: repressori o inibitori le proteine inibitrici si legano a sequenze di DNA regolatorie dette silencer eterocromatina: struttura molto compatta eucrocromatina: struttura decondensata nuclei interfasici eterocromatina eucrocromatina si può regolare l’espressione di un gene modificando l’organizzazione della cromatina proteine regolatrici modificano la struttura locale della cromatina modificando covalentemente gli istoni rimodellando i nucleosomi rimuovendo i nucleosomi sostituendo i nucleosomi acetilazione di lisina metilazione di lisina fosforilazione di serina proteine regolatrici modificano la struttura locale della cromatina complesso di rimodellamento della cromatina istone acetilasi (HAT) metilazione della citosina rende il DNA meno trascrivibile il quadro di metilazione viene trasmesso durante la duplicazione del DNA eredità epigenetica forma di eredità che si “sovrappone” alla eredità genetica che coinvolge cambiamenti nella sequenza nucleotidica di un gene si può dunque influenzare “l’architettura” dei nostri geni senza modificare la sequenza del DNA la metilazione di una base del DNA può inattivare il gene in questione, viceversa il suo distacco attiva l’espressione del gene un tipo di meccanismo epigenetico si basa sull’eredità di modificazioni istoniche regolazione o controllo dell’espressione genica meccanismi mediante i quali un gene viene selettivamente espresso o non espresso controlli post-trascrizionali miRNA: microRNA si appaiano agli mRNA e ne regolano stabilità riducono la traduzione della proteina
