LA TRASCRIZIONE
La trascrizione
La trascrizione è la
sintesi delle molecole di
RNA sulla base di un
filamento stampo di DNA
Le caratteristiche dell’RNA
La costituzione a singolo filamento
permette alle molecole di RNA di
assumere
varie
conformazioni
secondarie e pertanto di svolgere
un’ampia gamma di mansioni
all’interno della cellula
Le varie classi di RNA
Funzione dei geni
¾ Un gene-un carattere
¾ Un gene-un enzima
Gregor Mendel; seconda metà dell’800
Archibald Garrod; prima metà del 900
George Beadle ed Edward Tatum
¾ Un gene-una proteina
¾ Un gene-un polipeptide
¾ Un gene-un RNA
Il gene è l’unità di trascrizione, costituita da un segmento di DNA che
codifica per una molecola di RNA e dalle sequenze necessarie alla
sua trascrizione
La biochimica della trascrizione
Componenti richiesti:
• DNA stampo
• RNA polimerasi
• NTP
• ioni Mg2+
RNAn + rNTP → RNAn+1 + PPi
la direzione di sintesi è sempre 5’→3’
Complementarità e asimmetria nella sintesi dell’RNA
Le tre fasi della trascrizione
9 Inizio
9 Allungamento
9 Terminazione
L’unità di trascrizione
Il promotore è la regione del DNA che segnala:
1. quale dei due filamenti di DNA deve essere trascritto
2. qual è la direzione della trascrizione
3. qual è il sito di inizio della trascrizione
I promotori dei geni di E. coli
La sequenza consenso a -10 è detta anche Pribnow box
Sequenze consenso dei
promotori di E. coli
Una sequenza consenso è
costituita da quei nucleotidi che
si incontrano più frequentemente
in una determinata posizione
L’inizio della trascrizione in E.coli
Struttura della
RNA polimerasi
β’
α
α
+
β
Nucleo dell’enzima
σ
Fattore sigma
β’
α
α
σ
β
Oloenzima
Nei procarioti una
sola RNA polimerasi
sintetizza
tutte
le
classi di RNA
Allungamento della catena di RNA
Terminazione della
trascrizione in E.coli
• Terminatori ρ−dipendenti
la proteina rho possiede attività
elicasica che serve a svolgere l’ibrido
DNA-RNA
• Terminatori ρ-indipendenti
La struttura secondaria ad ansa a forcina
che assume la molecola di RNA in
corrispondenza della sequenza di un
terminatore r-indipendente destabilizza
l’ibrido DNA-RNA determinando il distacco
dell’RNA dal DNA
Differenze nella trascrizione tra procarioti ed eucarioti
Procarioti
Eucarioti
1. Un unico tipo di RNA polimerasi
1. Tre diverse RNA polimerasi
2. L’mRNA viene tradotto mentre la
trascrizione è in corso
2. L’mRNA viene maturato, trasportato
nel citoplasma e poi tradotto
3. I geni non sono interrotti
3. I geni contengono introni ed esoni
4. Gli mRNA sono spesso policistronici
4. Gli mRNA sono monocistronici
Le RNA polimerasi negli eucarioti
La RNA polimerasi I sintetizza gli rRNA 28S, 18S, 5.8S
Per terminare la trascrizione la RNA pol I richiede un fattore di terminazione che si
lega al DNA a valle del sito di terminazione bloccando l’avanzamento della RNA pol
La RNA polimerasi II sintetizza gli mRNA, gli snoRNA e alcuni snRNA
La RNA pol II continua a trascrivere anche a valle del 3’ del gene. L’estremità 3’ del
trascritto viene determinata da un taglio effettuato da un complesso
enzimatico specifico
La RNA polimerasi III sintetizza l’ rRNA 5S, i tRNA e alcuni snRNA
La RNA pol III termina la trascrizione dopo avere trascritto una fila di U che
destabilizzano l’idribo DNA-RNA
Domande
1.
2.
3.
4.
5.
Perchè la trascrizione è asimmetrica?
Qual è la definizione di un gene?
Quali sono le parti che costituiscono un gene?
Che cosa è e qual è la funzione di un promotore?
Fornite la sequenza dell’RNA trascritto a partire dal seguente
segmento di DNA e indicate le estremità 5’ e 3’ dell’RNA:
5’-ATAGGCGATGCCA-3’
3’-TATCCGCTACGGT-5’ → filamento stampo
LA MATURAZIONE
DEGLI RNA
MESSAGGERI
Processamento dell’mRNA eucariotico
9 Aggiunta del cappuccio all’estremità 5’
9 Aggiunta della coda di poliA all’estremità 3’
9 Rimozione degli introni e giunzione degli esoni
Processamento dell’mRNA:
aggiunta del cappuccio all’estremità 5’
la 7-metilguanosina è aggiunta
all’estremità 5’ del trascritto
attraverso
un
legame
covalente 5’-5’
Il cappuccio serve:
-a proteggere l’mRNA dalla
degradazione
-A posizionare correttamente
l’mRNA sui ribosomi
Processamento dell’mRNA:
aggiunta della coda di poliA all’estremità 3’
La lunghezza della coda di poliA aggiunta varia tra le 50 e le 200 adenine
La coda di poli A conferisce stabilità agli mRNA
Gli introni
Negli eucarioti la sequenza di un
gene contenente introni e quella del
suo mRNA maturo non sono
colineari
Gli introni sono sequenze di un
gene che vengono trascritte in
RNA, ma non vengono tradotte in
proteine
Caratteristiche degli introni
• Sono presenti quasi esclusivamente nei geni eucariotici
• Variano per numero (nell’uomo da 0 a 60)
• Variano per lunghezza (da 200 fino a 50000 nucleotidi)
• Sono in genere più lunghi degli esoni
• Negli eucarioti superiori il numero medio di introni per gene
aumenta all’aumentare della complessità degli organismi
Processamento dell’mRNA:
Rimozione degli introni e giunzione degli esoni
Reazioni di
transesterificazione nello
splicing
Lo spiceosoma
snRNP: small nuclear ribonucleoprotein particles,
costituite da proteine e cinque snRNA (U1, U2, U4, U5 e U6)
Le vie alternative di processamento:
Lo splicing alternativo
Da una molecola di pre-mRNA
si possono ottenere diverse
molecole di mRNA maturo in
seguito a combinazioni diverse
di esoni
Le vie alternative di processamento:
I siti di taglio multipli in 3’
I siti di taglio alternativi in 3’
permettono di scindere il premRNA in punti differenti per
dare origine a mRNA di
lunghezza variabile
Gene → pre-mRNA → mRNA
Segnali per la trascrizione, maturazione e traduzione di un mRNA
Sequenza nucleotidica del gene dell’interleuchina umana
Trasporto dell’mRNA nel citoplasma
Domande
1.
2.
3.
4.
5.
Cosa sono gli esoni e gli introni di un gene?
Come vengono rimossi gli introni?
Quali sono le sequenze di un pre-mRNA e di un mRNA?
Cos è e qual è la funzione del cappuccio all’estremità 5’ degli mRNA?
In che cosa consiste e qual è la funzione dello splicing alternativo?
