Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti
9 Regolazione a breve termine
I geni vengono rapidamente attivati o repressi in risposta a
cambiamenti nelle condizioni ambientali o fisiologiche della
cellula o dell’organismo
9 Regolazione a lungo termine
Geni implicati nello sviluppo e nella differenzazione di un
organismo
Differenziazione
cellulare
Pluripotenzialità
del genoma delle
cellule somatiche
Esperimenti di
trapianto di nucleo
Livelli di controllo dell’espressione genica
Controllo trascrizionale
struttura della cromatina, inizio
della trascrizione
Controllo post-trascrizionale
maturazione, trasporto, traduzione
e stabilità dell’mRNA
Controllo post-traduzionale
attivazione, compartimentalizzazione
e stabilità delle proteine
Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti:
Controllo trascrizionale
Struttura della cromatina
• Modificazioni degli istoni
• Metilazione del DNA
Inizio della trascrizione
• Proteine regolative trans-agenti: fattori basali, attivatori e
repressori
• Elementi regolativi cis-agenti: promotori, enhancers,
silencers, insulators
Struttura della cromatina
Struttura della cromatina: acetilazione degli istoni
Modificazioni degli istoni
Modificazioni degli istoni H3 e H4
H3K9 methylation – repression
H3K9 acethylation – activation
Struttura della cromatina: metilazione del DNA
Repressione della trascrizione
mediante la metilazione dei
promotori
Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti:
Controllo trascrizionale
Struttura della cromatina
• Modificazioni degli istoni
• Metilazione del DNA
Inizio della trascrizione
• Elementi regolativi cis-agenti: promotori, enhancers,
silencers, insulators
• Proteine regolative trans-agenti: fattori basali, attivatori e
repressori
Elementi regolativi cis-agenti
I promotori
Elementi promotori basali (core)
TATA box. Sequenza consenso di 7 nucleotidi: TATAAAA
E’ il sito di legame dell’apparato basale della trascrizione. Mutazioni nella sequenza
del TATA box hanno effetto sulla velocità di trascrizione e il cambiamento della sua
posizione provoca uno spostamento del sito di inizio. Livello minimo di trascrizione
Elementi promotori prossimali
CAAT box e GC box.
Sono siti di legame di proteine che fungono da attivatori o da repressori della
trascrizione a seconda se incrementano o riducono la velocità di trascrizione
Elementi regolativi cis-agenti
Enhancers, Silencers e Insulators
Enhancers: siti di legame di attivatori che stimolano la trascrizione ai massimi livelli
Silencers: siti di legame di repressori che inibiscono la trascrizione
• Sono in genere molto distanti dal gene
• Funzionano indipendentemente dalla posizione e dalla direzione
Insulators: bloccano l’azione di un enhancer su un promotore quando sono
localizzati tra questi due elementi
Proteine regolative trans-agenti
Domini di legame al DNA
Proteine regolative trans-agenti
I fattori basali della trascrizione
Proteine regolative trans-agenti
Gli attivatori della trascrizione
Influenzano l’assemblaggio e la stabilità dell’apparato basale della trascrizione
Proteine regolative trans-agenti
I repressori della trascrizione
Regolazione genica di tipo combinatorio
Meccanismo d’azione degli ormoni steroidei
Meccanismo d’azione dell’interferone γ
Livelli di controllo dell’espressione genica
Controllo trascrizionale
struttura della cromatina, inizio
della trascrizione
Controllo post-trascrizionale
maturazione, trasporto, traduzione
e stabilità dell’mRNA
Controllo post-traduzionale
attivazione, compartimentalizzazione
e stabilità delle proteine
Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti:
Controllo post-trascrizionale
Maturazione degli mRNA: siti alternativi di splicing e di poliadenilazione
Trasporto degli mRNA dal nucleo al citoplasma
Traduzione degli mRNA
Stabilità degli mRNA: negli eucariti la vita media di un mRNA può
variare da pochi minuti ad alcuni mesi
Poliadenilazione e splicing alternativi
Regolazione della ferritina e della trasferrina
Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti:
Controllo post-traduzionale
• Stabilità e degradazione delle proteine
• Modificazione e attivazione delle proteine: acetilazione,
fosforilazione, carbossilazione, metilazione
• Compartimentalizzazione
