Lezione 1 CONTROLLO DELL`ESPRESSIONE DEI GENI

Lezione 1
CONTROLLO DELL’ESPRESSIONE
DEI GENI
1
2.1 I geni dei procarioti sono attivati e disattivati
da proteine in risposta a modificazioni
ambientali
 L’espressione genica è il processo con cui
l’informazione genica fluisce dai geni alle
proteine
– Controllata principalmente attraverso attivazione e
disattivazione della trascrizione
– Il controllo dell’espressione genica permette agli
organismi di rispondere all’ambiente circostante
producendo le proteine necessarie
2
2.1 I geni dei procarioti sono attivati e disattivati
da proteine in risposta a modificazioni
ambientali
 Un operone è un gruppo di geni con funzioni
collegate e controllo coordinato presente nei
procarioti
 L’operone lac in E. Coli è costituito da:
– Tre geni adiacenti che codificano per enzimi
responsabili della metabolizzazione del lattosio
– Una sequenza promotore dove si lega la RNA
polimerasi
– Una sequenza operatore che agisce da interruttore
della trascrizione dei tre geni
3
2.1 I geni dei procarioti sono attivati e disattivati
da proteine in risposta a modificazioni
ambientali
 La regolazione dell’operone lac
– Un gene regolatore sempre attivo codifica per
una proteina repressore
– In assenza di lattosio, il repressore lega l’operatore
impedendo alla RNA polimerasi di trascrivere i tre
geni dell’operone
– In presenza di lattosio, questo lega il repressore
disattivandolo, accendendo così l’operone
4
2.1 I geni dei procarioti sono attivati e disattivati
da proteine in risposta a modificazioni
ambientali
 Due esempi di operoni
– Operone lac
– Il repressore è attivo quando è libero
– Il legame con il lattosio inattiva il repressore
– Operone trp
– Il repressore è inattivo quando è libero
– Il legame con il triptofano inattiva il repressore
– Su molti operoni agiscono anche gli attivatori,
proteine che facilitano il legame della RNA polimerasi
al promotore
5
6
OPERONE
Gene regolatore Promotore Operatore
Geni per il metabolismo del lattosio
DNA
mRNA
Proteina
Repressore
attivo
L’RNA polimerasi
non può legarsi
al promotore
Operone disattivato (assenza di lattosio)
DNA
mRNA
L’RNA polimerasi
si lega al promotore
Proteina
Enzimi per il metabolismo del lattosio
Repressore
inattivo
Operone attivato (il lattosio disattiva il repressore)
Lattosio
7
OPERONE
Gene regolatorePromotore Operatore
Geni per il metabolismo del lattosio
DNA
mRNA
Proteina
Repressore
attivo
L’RNA polimerasi
non può legarsi
al promotore
Operone disattivato (assenza di lattosio)
8
DNA
mRNA
L’RNA polimerasi
si lega al promotore
Proteina
Lattosio
Repressore
inattivo
Enzimi per il metabolismo del lattosio
Operone attivato (il lattosio disattiva il repressore)
9
Promotore Operatore Gene
DNA
Repressore
attivo
Repressore
attivo
Triptofano
Repressore
inattivo
Repressore
inattivo
Lattosio
Operone lac
Operone trp
10
2.1 I geni dei procarioti sono attivati e disattivati
da proteine in risposta a modificazioni
ambientali
STEP BY STEP
Una mutazione avvenuta in E. coli compromette la
capacità del repressore di legarsi all’operatore
dell’operone lac
Che effetto avrà tutto questo sulla cellula?
11
2.2 Il differenziamento delle cellule specializzate
dipende dall’espressione di diverse
combinazioni di geni
 Il differenziamento è il processo con cui le
cellule si differenziano a livello strutturale e
funzionale
 Il differenziamento è una diretta conseguenza
dell’attivazione e della disattivazione di geni
specifici
12
Cellula muscolare
Cellule del sangue
13
2.2 Il differenziamento delle cellule specializzate
dipende dall’espressione di diverse
combinazioni di geni
STEP BY STEP
Se una cellula nervosa e una cellula della pelle
hanno gli stessi geni, da che cosa dipende la loro
diversità?
14
2.3 Il ripiegamento del DNA contribuisce alla
regolazione dell’espressione genica nei
cromosomi degli eucarioti
 Negli eucarioti il DNA dei cromosomi va incontro
a diversi livelli di spiralizzazione
– Struttura a “collana di perle”, formata da DNA avvolto
intorno a proteine chiamate istoni
– Fibra elicoidale compatta, formata dall’avvolgimento
della “collana di perle”
– Superavvolgimento della fibra compatta
– Vari livelli di ripiegamenti della fibra superavvolta
compattano il DNA nei cromosomi metafasici
 La spiralizzazione serve anche a regolare
l’espressione genica impedendo all’RNA
polimerasi di entrare in contatto con il DNA
15
Cromosoma
in metafase
Fibra strettamente
avvolta a elica
(diametro 30 nm)
Doppia elica di DNA
(diametro 2 nm)
Linker
Struttura a
“collana
di perle”
Nucleosoma
(diametro 10-nm)
Istoni
Superavvolgimento
(diametro 300 nm)
700 nm
16
2.3 Il ripiegamento del DNA contribuisce alla
regolazione dell’espressione genica nei
cromosomi degli eucarioti
STEP BY STEP
In che modo la spiralizzazione del DNA nei
cromosomi contribuisce a regolare l’espressione dei
geni?
17
2.4 Nelle femmine dei mammiferi, in ogni
cellula somatica uno dei due cromosomi
X è inattivo
– Disattivazione del cromosoma X
– In tutti i mammiferi le femmine ereditano due
cromosomi X
– In ogni cellula somatica uno dei due si trova in una
forma inattiva, detta corpo di Barr
– La disattivazione avviene durante la fase precoce
dello sviluppo embrionale
– Un effetto evidente di questo fenomeno di
disattivazione è la colorazione del pelo a “squama di
tartaruga” che si verifica in alcune femmine di gatto
18
Prime fasi
di sviluppo
embrionale
Cromosomi X
Allele “pelo
rosso”
Allele “pelo
nero”
Divisione
cellulare e
inattivazione
casuale di un
cromosoma X
Adulto con due
popolazioni di cellule
X attivo
X inattivo
X inattivo
X attivo
pelo
rosso
pelo nero
19
2.4 Nelle femmine dei mammiferi, in ogni
cellula somatica uno dei due cromosomi
X è inattivo
STEP BY STEP
Perché i gatti con pelo a “squama di tartaruga” sono
quasi sempre di sesso femminile?
20
2.5 Negli eucarioti la trascrizione è controllata da
complessi insiemi di proteine
 Regolazione genica negli eucarioti
– I geni sono controllati da proteine regolatrici che
interagiscono con il DNA e tra di loro, per attivarli o
disattivarli
– Ogni gene è dotato di un proprio promotore e di
specifiche sequenze di controllo
– Solitamente sono più importanti gli attivatori rispetto
ai repressori
21
2.5 Negli eucarioti la trascrizione è controllata da
complessi insiemi di proteine
 Fattori di trascrizione
– Sono un insieme di proteine necessarie alla RNA
polimerasi per legarsi al DNA e iniziare la trascrizione
 Enhancer e silencer
– Sono sequenze di DNA necessarie per il controllo
dell’espressione genica
– Gli attivatori si legano agli enhancer e attraverso
l’interazione con altri fattori di trascrizione attivano la
trascrizione
– I repressori si legano ai silencer e inibiscono la
trascrizione
22
Enhancers
Promotore
Gene
DNA
Attivatori
proteici
Fattori
di trascrizione
Altre
proteine
RNA polimerasi
Ripiegamento
del DNA
Trascrizione
23
2.5 Negli eucarioti la trascrizione è controllata da
complessi insiemi di proteine
STEP BY STEP
Che cosa deve accadere perché l’RNA polimerasi si
leghi a un promotore e quindi trascriva un dato
gene negli eucarioti?
24
2.6 Nel nucleo il processo di splicing offre diverse
possibilità di regolazione genica
 Anche lo splicing dell’RNA contribuisce al
controllo dell’espressione genica
– Finché il processo di splicing non è ultimato l’mRNA
non può uscire dal nucleo ed essere tradotto
– Lo splicing alternativo permette di ottenere mRNA
differenti partendo da un unico gene
25
Esoni
1
DNA
Trascritto
di RNA
1
3
2
splicing dell’RNA
mRNA
1
2 3
4
3
2
5
5
4
5
oppure
1
2 4
5
26
2.6 Nel nucleo il processo di splicing offre diverse
possibilità di regolazione genica
STEP BY STEP
In che modo lo splicing alternativo dell’RNA
permette a un singolo gene di codificare per più di
un polipeptide?
27
2.7 Molecole di RNA che non codificano per
proteine svolgono un ruolo nel controllo
dell’espressione genica
 MicroRNA (miRNA)
– Brevi sequenze di RNA (circa 20 nucleotidi)
– Si legano alle sequenze complementari sull’mRNA
– Formano complessi miRNA-proteina in grado di
degradare l’mRNA bersaglio o bloccarne
momentaneamente la traduzione
28
2.7 Molecole di RNA che non codificano per
proteine svolgono un ruolo nel controllo
dell’espressione genica
 Interferenza dell’RNA (RNAi)
– Il meccanismo d’azione dei miRNA è sfruttato in
laboratorio per controllare l’espressione genica
– Per esempio, iniettando un miRNA in una cellula si
può inibire l’espressione di un gene con la sequenza
nucleotidica corrispondente
29
Proteina
miRNA
1
Complesso
miRNA-proteina
2
mRNA bersaglio
3
4
mRNA degradato OPPURE Traduzione bloccata
30
2.7 Molecole di RNA che non codificano per
proteine svolgono un ruolo nel controllo
dell’espressione genica
STEP BY STEP
Se un gene contiene la sequenza AATTCGCG,
quale sarà la sequenza di un miRNA in grado
di disattivarlo?
31
2.8 Anche la traduzione e gli ultimi stadi
dell’espressione genica sono soggetti a
regolazione
 La regolazione genica avviene anche negli ultimi
passaggi del percorso dal gene alla proteina
–
–
–
–
Demolizione del mRNA
Traduzione dell’mRNA
Attivazione della proteina
Degradazione della proteina
32
Ripiegamento
del polipeptide
e formazione
di legami S—S
Polipeptide iniziale
(inattivo)
Taglio
(clivaggio)
Polipeptide ripiegato
(inattivo)
Forma attiva
dell’insulina
33
2.8 Anche la traduzione e gli ultimi stadi
dell’espressione genica sono soggetti a
regolazione
STEP BY STEP
Riguarda la diapositiva precedente: se l’enzima
responsabile del clivaggio dell’insulina viene
disattivato, quali conseguenze si avranno sulla
forma e sulla funzione di questa proteina?
34
2.9 In sintesi: gli eucarioti utilizzano meccanismi
diversi per regolare l’espressione genica
 Negli eucarioti l’espressione di un gene può
passare attraverso diversi controlli
– Regolazione della trascrizione
– Despiralizzazione e altre modifiche del DNA
– Sequenze e proteine di controllo della trascrizione
– Maturazione dell’mRNA
– Passaggio dell’mRNA dal nucleo al citoplasma
– Demolizione dell’mRNA
– Traduzione dell’mRNA
– Attivazione e degradazione delle proteine
35
NUCLEO
Cromosoma
Despiralizzazione del DNA
altre modificazioni del DNA
Gene
Gene
Transcription
Esone
Trascritto di RNA
Introne
Aggiunta di “cappuccio”
e “coda”
Splicing
“coda”
mRNA nel nucleo
“cappuccio”
Superamento
dell’involucro nucleare
mRNA nel citoplasma
CITOPLASMA
Degradazione dell’mRNA
Traduzione
mRNA
demolito
Polipeptide
Clivaggio/modificazione/
attivazione
Proteina attiva
Demolizione
della proteina
Proteina
demolita
36
NUCLEO
Chromosome
Despiralizzazione del DNA
altre modificazioni del DNA
Gene
Gene
Trascrizione
Esone
Trascritto di RNA
Introne
Aggiunta di “cappuccio”
e “coda”
Splicing
“coda”
mRNA nel nucleo
“cappuccio”
Superamento
dell’involucro nucleare
37
mRNA nel citoplasma
CITOPLASMA
Degradazione dell’mRNA
Traduzione
mRNA
demolito
Polipeptide
Clivaggio/modificazione/
attivazione
Proteina attiva
Demolizione
della proteina
Proteina
demolita
38
2.9 In sintesi: gli eucarioti utilizzano meccanismi
diversi per regolare l’espressione genica
STEP BY STEP
Tra le nove “valvole” di regolazione mostrate nelle
slide precedenti quali sono quelle che possono
funzionare anche in una cellula procariote?
39
2.10 Lo sviluppo embrionale di un animale è
controllato e orientato da una cascata di
eventi che regolano l’espressione genica
 L’espressione genica nello sviluppo della drosofila
– L’asse anteroposteriore
– La sua definizione è stabilita dai geni della cellula uovo
– I segmenti corporei
– Una cascata di segnali chimici che si sposta da una cellula
all’altra porta alla divisione dell’embrione nei segmenti
corporei
– I geni omeotici
– Controllano l’anatomia del corpo, specificando le strutture
che si svilupperanno in ogni segmento corporeo
40
Occhio
Antenna
Zampa
Capo di una drosofila normale
Capo di una drosofila mutante
41
Occhio
Antenna
Capo di una drosofila normale
42
Zampa
Capo di una drosofila mutante
43
Cellula uovo matura
e non fecondata
nel follicolo
ovarico
Cellule del follicolo
1
Cellula uovo
Segnale
proteico
Epressione genica
mRNA
nella parte
anteriore
Cascata di effetti
(dove si formerà il capo)
2 regolatori
dell’espressione genica
Embrione
Segmenti
corporei
3
Espressione genica
Drosofila adulta
4
44
2.10 Lo sviluppo embrionale di un animale è
controllato e orientato da una cascata di
eventi che regolano l’espressione genica
STEP BY STEP
Come viene determinata in un embrione di drosofila
l’estremità cefalica da cui si svilupperà il capo
dell’insetto?
45
Un chip per studiare il genoma
COLLEGAMENTO
salute
 Microarray a DNA
– Contengono migliaia di frammenti diversi di DNA
disposti in una griglia su un supporto di vetro
– Permettono di testare l’espressione di migliaia di geni
con un solo esperimento
–
–
–
–
–
Isolamento degli mRNA prodotti da una particolare cellula
Produzione dei cDNA flurorescenti a partire dagli mRNA
I cDNA fluorescenti vengono aggiunti al microarray
Risciacquo dei cDNA non legati
Analisi della distribuzione della fluorescenza
46
microarray a DNA
Ogni pozzetto contiene
DNA di un particolare gene
1
mRNA
isolato
Utilizzo della trascrittasi
inversa e assembleggio
di nucleotidi fluorescenti
2
Il cDNA
fluorescente
viene sintetizzato
sullo stampo di mRNA
4
3
Dimensioni reali
(6400 geni)
Il cDNA
non legato
è sciacquato via
Il cDNA viene
inserito
nei pozzetti
Punto fluorescente
Punto non
fluorescente
cDNA
DNA di un
gene espresso
DNA di un
gene non espresso
47
2.11 La trasduzione del segnale trasforma
i messaggi ricevuti dalla membrana
plasmatica in risposte all’interno della cellula
 La trasduzione del segnale consiste in
una serie di modificazioni molecolari che
trasformano un messaggio, giunto sulla
superficie di una cellula bersaglio, in una
risposta specifica all’interno della cellula
– La cellula che trasmette il messaggio secerne una
molecola segnale
– Questa molecola si lega a un recettore proteico
incluso nella membrana plasmatica della cellula
bersaglio
48
2.11 La trasduzione del segnale trasforma
i messaggi ricevuti dalla membrana
plasmatica in risposte all’interno della cellula
– Il legame attiva il primo “ripetitore” costituito da una
proteina all’interno della cellula bersaglio
– L’ultimo ripetitore proteico della serie attiva un fattore di
trascrizione
– Il fattore di trascrizione innesca la trascrizione di un
gene specifico
– La traduzione dell’mRNA termina con la sintesi di una
proteina
49
Cellula che trasmette il segnale
Molecola
segnale
1
Recettore
2
proteico
Membrana
plasmatica
3
Cellula bersaglio
Ripetitori
proteici
Fattore di
trascrizione
(attivato)
4
Nucleo
DNA
5
mRNA Trascrizione
Nuova
proteina
6
Traduzione
50
2.11 La trasduzione del segnale trasforma
i messaggi ricevuti dalla membrana
plasmatica in risposte all’interno della cellula
STEP BY STEP
In che modo una molecola segnale
proveniente da una cellula può alterare
l’espressione genica in una cellula bersaglio
senza entrare al suo interno?
51
2.12 I sistemi di trasmissione dei segnali tra cellule
sono comparsi molto presto nell’evoluzione
dei viventi
 Le cellule di lievito comunicano attraverso
messaggeri chimici
– Nelle popolazioni di Saccharomyces cerevisiae si
distinguono due tipi, indicati con a e 
– Le cellule di tipo a e  secernono fattori a e  che
si legano a recettori sulle cellule di tipo opposto
– Attraverso la trasduzione del segnale, il legame dei
fattori induce l’avvicinamento e la coniugazione di
cellule di tipo opposto
52
2.12 I sistemi di trasmissione dei segnali tra cellule
sono comparsi molto presto nell’evoluzione
dei viventi
 L’evoluzione dei meccanismi di segnalazione
– I dettagli molecolari della trasmissione del
segnale nei lieviti e nei mammiferi sono
molto simili
– Si ipotizza che i meccanismi di
comunicazione siano comparsi nei primi
organismi unicellulari per poi adattarsi a
nuove funzioni nei loro discendenti
pluricellulari
53
Recettore
Fattore 

a
Cellula di lievito,
tipo a
Fattore a
Cellula di lievito,
tipo 

a
a/
54
2.12 I sistemi di trasmissione dei segnali tra cellule
sono comparsi molto presto nell’evoluzione
dei viventi
STEP BY STEP
È corretto paragonare la coniugazione tra i
tipi a e  del lievito alla riproduzione
sessuata?
55
Lezione 2
LA CLONAZIONE DELLE PIANTE E
DEGLI ANIMALI
56
2.13 Le cellule differenziate conservano il loro
potenziale genetico
 Le cellule differenziate esprimono solo una
piccola parte dei propri geni, ma non perdono
definitivamente la possibilità di esprimere tutti
gli altri
57
2.13 Le cellule differenziate conservano il loro
potenziale genetico
 Troviamo diversi esempi di questa capacità
– La clonazione delle piante
– In laboratorio, da una singola cellula differenziata è
possibile far sviluppare un’intera pianta
– La talea è un clone di un vegetale, facilmente ottenibile,
partendo da un frammento di fusto o da una foglia
– La rigenerazione negli animali
– In alcuni animali si osserva la rigenerazione di parti del
corpo perdute
– Animali molto semplici possono rigenerare
spontaneamente l’intero organismo a partire da una
singola cellula adulta
58
Radice
di carota
Singola
cellula
Cellule radicali
coltivate in una
soluzione nutritiva
Divisione
cellulare
nella coltura
Germoglio
Pianta
adulta
59
2.13 Le cellule differenziate conservano il loro
potenziale genetico
STEP BY STEP
Perché possiamo affermare che il
differenziamento non implica cambiamenti
irreversibili del genoma?
60
2.14 Per clonare gli animali si può ricorrere alla
tecnica del trasferimento nucleare
 Il trasferimento nucleare
– Consiste nella sostituzione del nucleo di uno zigote
con quello di una cellula somatica adulta
– Clonazione riproduttiva
– Porta alla nascita di un nuovo individuo
– Il nuovo animale è geneticamente identico al donatore
del nucleo
– Clonazione terapeutica
– Dalla blastocisti vengono prelevate cellule staminali
embrionali
– In laboratorio, queste cellule possono essere coltivate e
utilizzate a fini terapeutici
61
Nucleo proveniente
da una cellula
del donatore
Nucleo
della cellula
del donatore
Clonazione
riproduttiva
Impianto della
blastocisti in una
Nascita di un clone
del donatore
“madre sostituta”
Rimozione
del nucleo
da una cellula
uovo
Inserimento del nucleo
di una cellula somatica
proveniente
da un donatore adulto
Accrescimento
in coltura per
Clonazione
produrre un
terapeutica
embrione
Estrazione dalla
(stadio di blastocisti)
blastocisti delle cellule
staminali embrionali
poi coltivate in vitro
Le cellule staminali
sono indotte a produrre
cellule specializzate
62
Nucleo
della cellula
del donatore
Rimozione
del nucleo
da una cellula
uovo
Inserimento del nucleo
di una cellula somatica
proveniente
da un donatore adulto
Nucleo proveniente
da una cellula
del donatore
Accrescimento
in coltura per
produrre un
embrione
(stadio di blastocisti)
63
Clonazione
riproduttiva
Impianto della
blastocisti in una
“madre sostituta”
Nascita di un clone
del donatore
Clonazione
terapeutica
Estrazione dalla
blastocisti delle cellule
staminali embrionali
poi coltivate in vitro
Le cellule staminali
sono indotte a
produrre cellule
specializzate
64
2.14 Per clonare gli animali si può ricorrere alla
tecnica del trasferimento nucleare
STEP BY STEP
Quali sono i prodotti della clonazione riproduttiva e
di quella terapeutica?
65
Il clone della discordia
COLLEGAMENTO
società
 Gli animali clonati mostrano differenze dai loro
genitori a causa di influenze ambientali ed eventi
casuali che si verificano durante lo sviluppo
 La clonazione riproduttiva ha diverse applicazioni
pratiche interessanti
– Ottenere animali da allevamento più produttivi
– Animali transgenici in grado di produrre farmaci o
organi da trapiantare negli esseri umani
 L’applicazione di queste tecniche agli essere
umani comporta diversi ostacoli pratici ed etici
66
67
Il clone della discordia
COLLEGAMENTO
società
– Le cellule staminali possono essere indotte a
differenziarsi in numerosi tipi di cellule somatiche
– Le cellule staminali embrionali possono differenziarsi
in tutti i tipi di cellule somatiche
– Le cellule staminali adulte possono dare origine a
molti tipi cellulari, ma non a tutti
– La clonazione terapeutica fornisce cellule
staminali utili per alcune terapie
– La ricerca sui metodi di ottenimento e sulle
applicazioni delle cellule staminali è molto attiva
68
69
Lezione 3
LE BASI GENETICHE DEL
CANCRO
70
2.15 Il cancro dipende da mutazioni nei geni che
controllano la divisione cellulare
 Il cancro è spesso dovuto ad alterazioni della
normale espressione genica
– I proto-oncogèni
– Sono geni normali che hanno la potenzialità di diventare
geni responsabili del cancro
– Solitamente si tratta di geni che codificano per fattori di
crescita o che controllano fattori di crescita
– Diventano oncogèni quando delle mutazioni fanno
aumentare senza controllo la loro attività
– Geni oncosoppressori
– Normalmente controllano la divisione cellulare inibendola
– Una loro disattivazione può far insorgere un tumore
71
DNA del proto-oncogène
Mutazione
all’interno del gene
Copie multiple
del gene
Nuovo promotore
Oncogène
Proteina
iperattiva
in quantità
normale
Traslocazione del gene
in un altro locus soggetto
a fattori di controllo diversi
Quantità eccessiva
di proteine
(da copie
multiple del gene)
Quantità eccessiva
di proteine
(da copie
multiple del gene)
72
Gene oncosoppressore
Gene oncosoppressore mutato
Proteina normale
che inibisce
la crescita
Proteina alterata,
non funzionante
Divisione cellulare
sotto controllo
Divisione cellulare
fuori controllo
73
2.15 Il cancro dipende da mutazioni nei geni che
controllano la divisione cellulare
STEP BY STEP
Che rapporto esiste tra i proto-oncogèni e gli
oncogèni?
74
2.16 Numerose alterazioni geniche contribuiscono
allo sviluppo del cancro
 Lo sviluppo dei tumori è graduale e richiede
molte mutazioni
 Il cancro del colon-retto, per esempio, richiede
solitamente quattro mutazioni
– Attivazione di un oncogène che causa un incremento
della divisione cellulare
– Inattivazione di un oncosoppressore che porta alla
formazione di un tumore benigno
– Ulteriori mutazioni portano all’insorgere di un
carcinoma (tumore maligno)
75
Parete del colon
1
2
3
Alterazioni Aumento della
divisione
a livello
cellulare
cellulare:
Crescita di un polipo
Sviluppo di un tumore
maligno (carcinoma)
Alterazioni Oncogène
a livello
attivato
del DNA:
Gene oncosoppressore
disattivato
Secondo gene
oncosoppressore
disattivato
76
Cromosomi
Cellula
normale
1
mutazione
2
mutazioni
3
mutazioni
4
mutazioni
Cellula
maligna
77
2.16 Numerose alterazioni geniche contribuiscono
allo sviluppo del cancro
STEP BY STEP
Perché il cancro richiede di solito molto tempo per
svilupparsi?
78
2.17 Proteine difettose possono interferire con i
normali processi di trasduzione del segnale
 La mutazione di un proto-oncogène
− Il proto-oncogène ras codifica per un ripetitore proteico
della via di trasduzione del segnale che da un fattore di
crescita porta alla divisione cellulare
− Normalmente, la proteina prodotta da ras trasmette il
segnale solo in presenza del fattore di crescita
− Una mutazione in ras può portarlo a produrre un
ripetitore iperattivo che trasmette il segnale anche in
assenza del fattore di crescita, portando a una divisione
cellulare incontrollata
79
2.17 Proteine difettose possono interferire con i
normali processi di trasduzione del segnale
 La mutazione di un gene oncosoppressore
– p53 codifica per un fattore di trascrizione necessario
per l’espressione di un inditore della divisione
cellulare
– Una mutazione in p53 può portarlo a produrre un
fattore di trascrizione difettoso e quindi inattivo
– L’assenza di questo fattore di trascrizione determina
una perdita di controllo sulla divisione cellulare
80
Fattore di crescita
Recettore
Cellula bersaglio
Normale prodotto
del gene ras
Ripetitore proteico
iperattivo (prodotto
dell’oncogène ras)
che emette segnali
autonomamente
Ripetitori
proteici
Fattore
di trascrizione
(attivato)
DNA
Nucleo
Proteina che
stimola la
divisione cellulare
Trascrizione
Traduzione
81
Fattore che
Inibisce la crescita
Recettore
Ripetitori
proteici
Fattore
di trascrizione
(attivato)
Fattore di trascrizione
difettoso (prodotto del gene
p53mutante) incapace
di attivare la trascrizione
Normale prodotto
del gene p53
Trascrizione
Proteina che
inibisce la
divisione cellulare
Traduzione
Proteina assente
(divisione
cellulare non inibita)
82
2.17 Proteine difettose possono interferire con i
normali processi di trasduzione del segnale
STEP BY STEP
In che modo la mutazione di un gene
oncosoppressore può causare il cancro?
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Prevenire è meglio che curare
COLLEGAMENTO
salute
– Gli agenti cancerogeni sono in grado di
provocare il cancro
– Raggi X e radiazioni UV
– Tabacco
– La prevenzione
– Evitare i cancerogeni
– Limitare i grassi e le assumere quotidianamente fibre
e antiossidanti
– Effettuare regolarmente controlli medici
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