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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?
