07/01/2015
L’espressione genica: la “messa in atto”
dell’informazione contenuta nel DNA
Quali sequenze di DNA vengono
trascritte?
• A) tutto il DNA
• B) le sequenze codificanti geni
• C) le sequenze codificanti ed una parte delle
sequenze non codificanti
(quali? Dove comincia e dove finisce la
trascrizione?)
I „confini“ di un gene (coding sequence)
sono molto chiari…
• Un gene è identificabile dalla presenza di un
codone di inizio (ATG, più raramente GTG) che
dà inizio ad una sequenza codificante più o
meno lunga, che termina con un segnale di stop
(TAA, TAG o TGA).
• Il gene fa parte di un „trascritto“ (una molecola di
RNA) che parte da un promotore e finisce ad
un terminatore (il trascritto può comprendere
più geni che appartengono allo stesso operone)
• L‘enzima responsabile del processo di
trascrizione prende il nome di RNA polimerasi
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L‘RNA polimerasi è un enzima complesso e
composto da diverse subunità
a
b
w
b‘
s
L‘RNA polimerasi è un enzima complesso e
composto da diverse subunità
b
w
b‘
a
s
Il complesso a2bb‘(w) possiede l‘attività
catalitica per la sintesi dell‘RNA da una
molecola stampo di DNA e viene definito
„core enzyme“
Non è però in grado di legare i promotori
(siti di inizio della trascrizione) in assenza
della subunità (o fattore) s.
L‘assemblaggio di questa subunità porta alla
formazione del cosiddetto oloenzima
I tre momenti base del processo di
trascrizione
1: Denaturazione
locale del DNA
2: Inizio della
trascrizione (pol.
di 20 nt di RNA
circa)
3: Allungamento
della molecola di
RNA nascente
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La trascrizione è un processo
„asimmetrico“
Template strand/elica stampo
b
w
b‘
a
Coding strand
Il core enzyme è in grado di legare il
DNA ma non di iniziare la trascrizione
b
w
b‘
Complesso chiuso
a
b
w
s
b‘
Complesso aperto
a
A sua volta, l‘inizio della trascrizione si
compone di diverse reazioni
Fattore s
Core Enzyme
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Alcuni antibiotici inibiscono l‘RNA
polimerasi (es. Rifampicina)
Antibiotico scoperto in Italia negli anni
60
Fondamentale per capire meccanismo di
trascrizione (ne inibisce l‘inizio)
b
w
s
b‘
a
Utilizzato per gran parte delle infezioni
batteriche („Rifocin“) fino a metà anni
70
Abbandonato per alta frequenza di
batteri resistenti
A tutt‘oggi principale antibiotico nella
cura della tubercolosi
Il sito di inizio della trascrizione:
il promotore
Il „mappaggio“ dei promotori
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Il “Promotore perfetto”
UP element
-35
Ext.
D +1
-10
AAATAAAATTTTTAAn..nTTGACAnnn…nnnTGnTATAATnnattAn
4-6nt
14nt
4-6nt
17nt
Riconosciuto dalla subunità a
Riconosciuti dalla subunità s
Come si ferma una macchina in
corsa? Il terminatore
Terminazione “intrinseca”
(rho-indipendente)
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Terminazione dipendente dal
fattore Rho (r)
Operoni: gruppi di geni parte di una
unica unità trascrizionale
L’organizzazione di geni in operoni è tipica dei Bacteria.
Il numero di geni presente in un operone è variabile (2-15 geni)
Generalmente i geni di un operone codificano per proteine con
funzioni correlate tra loro (es. enzimi di una stessa via
metabolica)
Operoni: gruppi di geni parte di una unica
unità trascrizionale e controllati da un
unico promotore
= presenza di un promotore
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Ma anche: operoni complessi
con promotori multipli
Concetto di polarità dell’espressione genica: geni distali rispetto ad un promotore
tendono a venire trascritti con minore efficienza
La trascrizione negli Archaea
• Somiglianze con eucarioti
• Maggiore complessità dell’RNA polimerasi
(circa 12 subunità assemblate in modi
alternativi)
– introni presenti in alcuni geni
– Insensibilità a rifampicina e ad altri antibiotici che
inibiscono la trascrizione dei batteri
• Ma anche…..somiglianze con i procarioti
– mRNA policistronico
– E caratteristiche peculiari………
mRNA privi di sequenza leader (inizio
corrispondente all’AUG del gene)
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