07/01/2015
Come si ferma una macchina in
corsa? Il terminatore
Terminazione “intrinseca”
(rho-indipendente)
Terminazione dipendente dal
fattore Rho (r)
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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
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
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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)
Il flusso dell’informazione:
l’espressione genica
La traduzione
L’espressione genica: la “messa in atto”
dell’informazione contenuta nel DNA
La traduzione (sintesi proteica)
è il processo energeticamente
più dispendioso per la cellula
batterica.
Bersaglio di numerosi
antibiotici.
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La trascrizione (DNA>RNA) è
comunque finalizzata alla traduzione
I tre tipi di RNA trascritti
mRNA (RNA messaggero): contiene la sequenza
nucleotidica del gene per la sua conversione a proteina. La
sua sequenza nucleotidica viene letta in triplette secondo il
codice genetico
tRNA (RNA transfer): RNA stabile, specifico per ogni
codone “senso”, viene caricato con l’amino acido
corrispondente
rRNA (RNA ribosomale): circa il 95% di tutto l’RNA presente
nella cellula batterica. Costituisce con una cinquantina di
proteine il ribosoma, su cui avviene la sintesi proteica
Il Codice Genetico
• colinearità
– Corrispondenza tra sequenza nucleotidica nel DNA e sequenza
amino acidica nella proteina
– Codoni
Unità elementari del codice genetico, corrispondono ad un
aminoacido
Decifrato da Marshall Nirenberg negli anni 60
L’universalità del codice genetico è considerata, assieme all’uso
del DNA come molecola per la conservazione del materiale
genetico, la prova principale dell’evoluzione di tutti gli organismi
viventi da un unico progenitore comune
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Il codice genetico
E’ “degenerato”…..
(più di un singolo codone può avere lo stesso significato)
Il codice genetico
I codoni che specificano per aminoacidi sono detti codoni “senso”
I tre codoni non senso (UAA, UAG, UGA) segnalano la fine della traduzione
Importanza della fase di lettura
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Che cosa consente che ad un codone
corrisponda un dato aminoacido?
3’
5’
Il tRNA.
Sequenza nucleotidica mRNA (es. GGC, codifica per
glicina)
5’
3’
Esistono fino a 61 molecole diverse di tRNA, ognuna in
grado di legare i codoni senso complementari tramite la
loro sequenza anticodone
All’estremità 3’ del tRNA viene attaccato l’amino acido
corrispondente al codone (nell’esempio, la glicina)
Il tRNA è soggetto a
meccanismi di splicing
La sequenza CCA è aggiunta
alla fine del processamento in
maniera sequenza-indipendente
Splicing del tRNA da parte di RNaseP
Il tRNA ha una struttura complessa con
tratti a doppio filamento
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Regioni a doppio
filamento
Sito a cui viene attaccato
l’amino acido
Complementare al
codone nell’ mRNA
“Peculiarità” dell’RNA transfer
• Presenza di regioni a doppio filamento
• Presenza di un legame esterico aa-nt
• Presenza di basi azotate modificate
(metiluridina(meU), pseudouridina(y))
“Wobble”
• Scarsa fedeltà
nell’appaiamento
delle basi
– 3° posizione del
codone è meno
importante delle
prime due
• Permette ad un
unico tRNA di
interagire con più
codoni che
codificano per lo
stesso aa
Lo stesso tRNAs può interagire con due
diversi codoni per la glicina
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Aminoacil-tRNA Sintetasi
Legame esterico
Aminoacido
attivato
(aa-AMP)
tRNA
La aa-tRNAs sintetasi (21 per cellula)
Il ribosoma: sede e “cervello” della
sintesi proteica
• Il ribosoma è un
complesso costituito da
due subunità distinte e
composto da rRNA (3
molecole) e proteine
(circa 55)
• Nelle cellule procariote
rappresenta la struttura
citoplasmatica più
complessa
Composizione molecolare dei Ribosomi
Procarioti
rRNA
16s
5s
23s
Numero di
nucleotidi
1,542
120
2,904
Subunità
30s
50s
50s
Eucarioti
rRNA
18s
5s
5.8s
28s
Numero di
nucleotidi
1,900
120
156
4,700
Subunità
40s
60s
60s
60s
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Organizzazione degli operoni
ribosomali
pre-5S rRNA
Pre-16S rRNAPre-tRNA
Pre-23S rRNA
Term.
Pre-tRNA
Promotore
Transcription
30S pre-rRNA
Processing steps
Maturazione (processamento) dell’operone ribosomale
a livello di trascritto
rRNA operon
Pre-16S rRNAPre-tRNA
Pre-23S rRNA
pre-5S rRNA
Promotore
Pre-tRNA
30S pre-rRNA:
RNase
III
M16
Term.
Tagli specifici
III P F III
M16
16S rRNA
M23
tRNA
III P F P E
M23 M5
23S rRNA
5S rRNA
tRNA
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