TRASCRIZIONE
del
DNA
DNA ---> RNA ---> Proteina
La sintesi di RNA
richiede uno stampo di
DNA e procede da
5’ --> 3’
E’ mediata dalla
RNA polimerasi
5’ – ATTGGGCGCGATGGTTTATAGATCTACCCATAGTCTGC – 3’
3’ – TAACCCGCGCTACCAAATATCTAGATGGGTATCAGACG – 5’
La sintesi di RNA utilizza come stampo
la catena inferiore
RNA risultante simile alla catena
superiore
5’ – AUUGGGCGCGAUGGUUUAUAGAUCUACCCAUAGUCUGC
– 3’
5’
Regione regolatoria
Regione trascritta
3’
CONTROLLO SINTESI PROTEICA
PROCARIOTI
non possiedono nucleo
il DNA genomico è sparso nel
citoplasma
la trascrizione è accoppiata alla
traduzione
EUCARIOTI
il DNA genomico è organizzato in
cromosomi nel nucleo
presenza di istoni associati al DNA e
formazione di cromatina
la trascrizione avviene nel nucleo.
La traduzione nel citoplasma dopo che
l'RNA è maturato a messaggero
(perdita degli introni, poliadenilazione,
ecc.)
CONTROLLO GENICO
Nei PROCARIOTI serve per:
Negli EUCARIOTI serve per:
- Adattare il batterio ai
cambiamenti nutrizionali
- Regolare un programma genetico alla
base dello
- divisione cellulare
sviluppo embrionale e
del differenziamento cellulare e
tissutale
CONTROLLO GENICO NEI PROCARIOTI
nei batteri il controllo genico può avvenire:
- a livello dell'inizio della trascrizione
- a livello della terminazione della trascrizione
- a livello del ricambio dell'RNA (stabilità dell'mRNA)
INIZIO DELLA TRASCRIZIONE NEI PROCARIOTI
RNA polimerasi
possiede
2 subunità uguali
2 subunità diverse e ' (legano il DNA aspecificamente)
1 subunità ω
PROTEINE ACCESSORIE della RNA polimerasi
FATTORE
aiuta l'RNA polimerasi a riconoscere sequenze specifiche
del DNA a livello del promotore.
Si conoscono diversi tipi di fattori :
variano per i diversi promotori.
Il complesso RNA polimerasi con il Fattore si chiama
OLOENZIMA
L’oloenzima legato al DNA separa la struttura a doppia elica
e comincia a formare RNA sul templato di DNA
Dopo l’inizio della trascrizione il fattore si stacca
INDUZIONE O REPRESSIONE DELLA
TRASCRIZIONE GENICA BATTERICA
SOSTANZE NUTRITIVE
Quantita’ di enzima
velocita’ di sintesi dell’enzima
- induzione enzimatica: solo quando una determinata sostanza
nutritiva e’ presente (oppure e’ assente)
INDUZIONE / REPRESSIONE
teorico
sperimentale
tempo
OPERONI
Vengono chiamati OPERONI dei
controllati da un unico promotore.
geni
in
successione
L'OPERONE da origine ad un singolo RNA messaggero che
viene detto POLICISTRONICO, perchè codifica più di una
proteina (CISTRONE è l'unità genetica più piccola che
codifica un solo peptide).
I geni di un operone spesso codificano gli enzimi diversi di
una sola via metabolica. Essi vengono così controllati in
modo coordinato.
Ogni segmento codificante di un mRNA policistronico è
tradotto in modo indipendente perché ogni porzione
possiede il suo
- SITO DI LEGAME PER IL RIBOSOMA,
- il proprio CODONE DI INIZIO e
- il proprio CODONE DI TERMINAZIONE.
OPERONE LAC
ASSENZA DI LATTOSIO - PRESENZA GLUCOSIO
PRESENZA DI LATTOSIO - PRESENZA DI GLUCOSIO
PRESENZA DI LATTOSIO - ASSENZA DI GLUCOSIO
L’assenza di GLUCOSIO porta ad un
AUMENTO dei LIVELLI di cAMP
cAMP lega
--> proteina attivatrice del catabolismo
[CAP]
--> azione attivatoria sul promotore
CONTROLLO DELLA TRASCRIZIONE NEI PROCARIOTI
PROTEINE BATTERICHE STRUTTURALI (GENI STRUTTURALI)
Sono in genere trascritte in modo COSTITUTIVO, a velocità
più o meno costante, ed entrano a far parte di membrane,
ribosomi, ecc.
PROTEINE BATTERICHE REGOLATRICI (GENI REGOLATORI)
- meno numerose
- permettono di percepire le variazioni ambientali;
- legano il DNA alterando la velocità di trascrizione dei geni
strutturali in senso positivo o negativo.
le proteine batteriche regolatrici si dividono in:
REPRESSORI e ATTIVATORI
REPRESSORI DELLA TRASCRIZIONE GENICA
REPRESSORI
sono le proteine regolatrici ad azione
negativa; impediscono il legame con dell'RNA polimerasi
(oloenzima) al DNA, interagendo con determinate
sequenze a livello del sito OPERATORE, spesso
localizzato vicino al PROMOTORE.
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i REPRESSORI possono combinarsi con piccole molecole
dette EFFETTORI che influenzano l'affinità del legame del
repressore con il DNA.
Gli EFFETTORI possono essere
INDUTTORI o COREPRESSORI
- gli INDUTTORI si combinano con il repressore e ne
diminuiscono l'affinità di legame con il DNA.
- i COREPRESSORI hanno il ruolo opposto, in tal caso il
repressore funziona solo in presenza del suo effettore
corepressore.
R(attivo) + I
--> R-I(inattivo)
NO TRASCRIZIONE
R(inattivo) + CR --> R-CR (attivo) NO TRASCRIZIONE
R = repressore
I = induttore
CR = corepressore
ATTIVATORI DELLA TRASCRIZIONE GENICA
ATTIVATORI
sono le proteine regolatrici ad azione positiva; si legano al
DNA interagendo con determinate sequenze a livello del
sito PROMOTORE o vicino ad esso; aumentano la
frequenza con cui l'RNA polimerasi (oloenzima) si lega al
promotore.
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anche gli ATTIVATORI possono utilizzare un EFFETTORE.
CONTROLLO COMPOSTO DELLA
TRASCRIZIONE GENICA
una diminuzione del GLUCOSIO porta alla produzione di:
EFFETTORE
--> AMP ciclico
che lega e attiva una
ATTIVATORE
--> PROTEINA ATTIVATRICE del CATABOLISMO
(CAP), che serve per molti geni diversi.
L' OPERONE lac è sotto il controllo:
positivo del complesso CAP-cAMP
negativo della proteina repressore per il lattosio.
CONTROLLO DELLA TERMINAZIONE
DELLA TRASCRIZIONE
E' meno determinante di quello effettuato sull'inizio della
trascrizione.
Avviene alla fine di un gene su appositi
SITI DI TERMINAZIONE ricchi di G e C.
Alcune proteine funzionano da fattori di terminazione:
es il FATTORE RHO (proteina specifica)
-TERMINAZIONE DIPENDENTE DAL FATTORE RHO
la proteina (fattore RHO) forma un esamero su cui si
avvolge l'RNA in formazione, provocandone il discacco
dal DNA templato.
- TERMINAZIONE INDIPENDENTE DAL FATTORE RHO:
