D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
12. regolazione della trascrizione nei procario3 contiene materiale protetto da copyright, ad esclusivo uso personale; non è
consentita diffusione ed utilizzo di tipo commerciale
La regolazione della trascrizione può essere positiva e negativa Controllo negativo Controllo positivo 1
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
• Geni costitutivi (o strutturali) • Geni regolatori Scopo: Rispondere rapidamente ai cambiamenti ambientali Risparmiare energia; niente mRNA o proteine che non servano subito 2
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
L’ OPERONE OPERONE include: • Geni strutturali • Operatore • Promotore 3
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
MODELLO dell’ OPERONE di Jacob & Monod (1961) 2 tipi di sequenze nel DNA: -­‐ trans-­‐agenti che codificano le proteine -­‐ cis-­‐agenti che influenzano solo il DNA Controllo negativo: 4
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
Controllo positivo: Controllo da substrato : INDUZIONE Geni inducibili Controllo da prodotto : REPRESSIONE Geni reprimibili 5
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
4 schemi di regolazione genica: NEGATIVA INDUCIBILE REPRIMIBILE POSITIVA INDUCIBILE REPRIMIBILE Operone lac Gene regolatore Geni strutturali 6
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
il reale
INDUTTORE
dell’operone lac
La trascrizione di questi geni è regolata da due proteine: 1) il repressore Lac 2) l’attivatore CAP (Catabolite Activator Protein) 7
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
PRODUZIONE mRNA PRODUZIONE proteina 8
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
9
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
Quindi….Il REPRESSORE ha 2 siti di legame: per l’OPERATORE per l’INDUTTORE Quando INDUTTORE si lega cambia conformazione REPRESSORE influenzando l’attività del sito dell’OPERATORE CONTROLLO ALLOSTERICO: Paradosso dell’operone lac Se operone è REPRESSO, come può l’INDUTTORE entrare nella cellula per iniziare l’induzione? 10
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
Il REPRESSORE lac è un tetramero composto da 2 dimeri Dominio che lega il DNA Il motivo Helix-­‐Turn-­‐Helix riconosce siti specifici sul DNA 11
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
Schema di organizzazione del tetramero del REPRESSORE Mutazioni del circuito regolatore possono annullare l’espressione dell’operone oppure causare espressione costitutiva 12
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
MUTAZIONI dell’OPERATORE MUTAZIONI nel gene lacI a. Operatore NON inducibile (NON acceso) mutanti lacIs b. Operatore Costitutivo (sempre acceso) mutanti lacI-­‐ 13
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
Il REPRESSORE è MULTIMERICO Come il repressore riconosce la sequenza specifica del DNA? 14
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
3 siti operatore 15
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
L’ansa formata dal repressore lac Cellula indotta: Cellula NON indotta:
repressori tutti depositati su sequenze casuali 1 tetramero di REPRESSORE è legato all’operatore e gli altri a sequenze casuali 16
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
2o livello di controllo dell’operone lac: Repressione da CATABOLITA é Livelli glucosio ! cAMP 17
D'Addario - Biologia Molecolare
RIASSUMENDO L’operone Lac di E.Coli è controllato 05/04/16
sia dal repressore Lac sia dall’attivatore CAP 18
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
L’operone Lac è controllato da due segnali La cellula deve metabolizzare il lattosio b-­‐galattosidasi Regolazione dell’operone lac 19
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
Which statement is NOT correct about the lac operon?
A)
It regulates the production of a series of five
enzymes.
B)
It is normally turned off if glucose is present.
C)
Lactose binds to the repressor protein and
inactivates it.
D)
It is an inducible system.
E)
The structural genes make products that allow
lactose metabolism.
Which statement is NOT correct about the lac operon?
A)
It regulates the production of a series of
five enzymes.
B)
It is normally turned off if glucose is present.
C)
Lactose binds to the repressor protein and
inactivates it.
D)
It is an inducible system.
E)
The structural genes make products that allow
lactose metabolism.
20
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
1.
Regarding the lac operon, if lactose is present,
which of the following occurs?
A)
Lactose binds to the operator preventing the
promoter from attracting RNA polymerase and preventing
transcription.
B)
Lactose bind to RNA polymerase, which then binds
to the promoter and transcribes the needed genes.
C)
Lactose binds to the repressor, which does not bind
to the operator, and RNA polymerase transcribes the needed
genes.
D)
Lactose binds to the operon, which attracts RNA
polymerase, then transcription of the needed genes occurs.
E)
Lactose binds to the CAP site to prevent the CAP
protein from binding
1.
Regarding the lac operon, if lactose is present,
which of the following occurs?
A)
Lactose binds to the operator preventing the
promoter from attracting RNA polymerase and preventing
transcription.
B)
Lactose bind to RNA polymerase, which then binds
to the promoter and transcribes the needed genes.
C)
Lactose binds to the repressor, which does not
bind to the operator, and RNA polymerase transcribes the
needed genes.
D)
Lactose binds to the operon, which attracts RNA
polymerase, then transcription of the needed genes occurs.
E)
Lactose binds to the CAP site to prevent the CAP
protein from binding
21
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
regolazione negativa Gli operatori possono trovarsi in posizioni diverse rispetto ai promotori 22
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
regolazione genica nei procarioti Finalità: Rispondere rapidamente ai cambiamenti ambientali Logica: Risparmiare energia; niente mRNA o proteine che non servano subito Base fisiologica: la maggior parte dei geni è espressa costitutivamente pochi geni sono regolati, ognuno con il suo meccanismo individuale, di induzione o di repressione Controllo negativo: l’operon del triptofano Repressore Triptofano 23
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
Controllo negativo: l’operon del triptofano 24
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
Controllo negativo: l’operon del triptofano Regolazione della sintesi del triptofano: operone reprimibile 25
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
Which statement is NOT correct about the trp operon?
A)
The structural genes make products that act in a
metabolic pathway to produce tryptophan.
B)
It is normally turned off if tryptophan is present.
C)
Tryptophan acts as the corepressor.
D)
The regulator gene product is inactive by itself.
E)
Tryptophan binds to the repressor protein and
inactivates it.
Which statement is NOT correct about the trp operon?
A)
The structural genes make products that act in a
metabolic pathway to produce tryptophan.
B)
It is normally turned off if tryptophan is present.
C)
Tryptophan acts as the corepressor.
D)
The regulator gene product is inactive by itself.
E)
Tryptophan binds to the repressor protein and
inactivates it.
26
D'Addario - Biologia Molecolare
05/04/16
Which gene in an operon is incorrectly matched with its
function?
A)
promoter--where RNA polymerase first binds
to DNA
B)
regulator--binds to the repressor protein
C)
structural--makes mRNA by transcription
D)
operator--if unbound, allows RNA polymerase
to bind to DNAE. All of these are correctly matched
E)
All of these are correctly matched.
Which gene in an operon is incorrectly matched with its
function?
A)
promoter--where RNA polymerase first binds
to DNA
B)
regulator--binds to the repressor protein
C)
structural--makes mRNA by transcription
D)
operator--if unbound, allows RNA polymerase
to bind to DNAE. All of these are correctly matched
E)
All of these are correctly matched.
27
D'Addario - Biologia Molecolare
Operone lattosio (lac) Geni inducibili 05/04/16
Operone triptofano (trp) Geni reprimibili 28
