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
