5b-regolazione espr genica
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1 Gene => + fenotipi •(Fattori di) trascrizione •Cromatina (etero,eu, remodeling) •Splicing •Silenziamento (Interference) •Modificazioni post traduzionali ambiente •Lattosio nel mezzo •Ormoni •Heat shock •Luce •(ambiente intracell.) •.. •Ambiente- presenza di lattosio •Organismo- batterio •Gene analizzato- Z, Y, A/operatore •Fenotipo- presenza o meno di enzimi per il consumo di lattosio, variato dall’ambiente •Meccanismo genotipo/fenotipo: trascrizione induzione repressione •Ambiente- diversi tessuti •Organismo- Drosophila •Gene analizzato- yellow/enhancer •Fenotipo- colore del tessuto variato, dall’ambiente •Meccanismo genotipo/fenotipo: trascrizione Esempio di enhancer multipli (tissue specific) nel gene yellow di Drosophila •Ambiente-.. •Organismo- eucarioti •Gene analizzato- multipli •Fenotipo- multipli, variati dall’ambiente •Meccanismo genotipo/fenotipo: silenziamento genico Silenziamento genico •Gruppo polycomb (PcG): in Drosophila, codificano proteine che regolano l’espressione di fattori di trascrizione. Azione stabile. •Cambiamento sessuale nel lievito •Interferenza a RNA (Drosophila, C. Elegans, mammiferi) Silenziamento genico nel sistema MAT del lievito Endonucleasi HO necessaria per le fasi 2 e 3. E HMlaterali silenti->histon H4 Trypanosoma brucei Malattia del sonno trasmessa dalla mosca tse tse Infezioni che durano a lungo Struttura di un sito di espressione contenente un gene vsg attivo in Trypanosoma brucei (esistono mille geni diversi per vsg!) Se i geni Vsg sono fuori delle ES non possono essere trascritti perche’ privi di promotore I geni vsg nelle ES che non sono trascritti sono silenziati forse dalla presenza di nucleotidi modificati (alfaglucosil-idrossimetil-uracile) RNA interference siRNA to GFP ORC6siRNA shRNA to white gene •Ambiente-.. •Organismo- eucarioti •Gene analizzato- multipli •Fenotipo- variato dall’ambiente •Meccanismo genotipo/fenotipo: metilazione DNA Metilazione del DNA •3x10e9 coppie di basi nel genoma di mammifero •40% C:G •2-7% citosina metilata •La maggior parte doppietti CG •enzimi come HpaII possono distinguere fra DNA metilato e non •Nel genoma umano (45000) isole CpG sono situate in prossimita’ di siti di controllo della trascrizione •Il DNA metilato e’ in genere represso (nelle femmine di mammifero l’X inattivo e’ altamente metilato) Metilazione Dna e imprinting ricordo del parentale For the vast majority of autosomal genes, expression occurs from both alleles simultaneously. In mammals however, a small proportion (<1%) of genes are imprinted, meaning that gene expression occurs from only one allele. The expressed allele is dependent upon its parental origin. Metilazione e imprinting del gene Igf2 dei mammiferi (espressione paterna) Importanza nelle malattie genetiche Nella nuova generazione potrebbe apparire una mutazione derivata dalla madre •Ambiente-.. •Organismo- eucarioti •Gene analizzato- multipli •Fenotipo- variato dall’ambiente •Meccanismo genotipo/fenotipo: ampilficazione genica Amplificazione genica: incremento del numero di geni •Copie extra-cromosomiche di seqeunze perRNA ribosomale degli oociti di anfibio(5.8S, 18S e 28S). Necessari 10e12 ribosomi.Ci sono 24000 copie di 5S •Gruppo di geni X-linked in Drosophila codificanti proteine per il rivestimento dell’ uovo amplificato nelle cellule follicolari dell’ovario •Nei mammiferi il gene per la diidrofolato reduttasi (DHFR) enzima richiesto per la sintesi del DNA viene amplificato in risposta al methotrexato (agente chemoterapico): copie intra ed extracromosomiche del gene (DM) e moltiplicazione intragenica (HSR). •Ambiente-.. •Organismo- eucarioti •Gene analizzato- multipli •Fenotipo- variato dall’ambiente •Meccanismo genotipo/fenotipo: Attivazione e inattivazione di interi cromosomi: compensazione di dosaggio Inattivazione Iperattivazione Ipoattivazione Inattivazione dei mammiferi (corpo di Barr, cromosoma condensato durante l’interfase ) Superinterferenza a RNA Iperattivazione del cromosoma X nel maschio di Drosophila Legame di mle (membro delle 5 proteine MSL,complesso che assicura l’iperattivazione delle X nel maschio) probably coinvolto nello srotolamento del DNA. Dal Progetto genoma alla High troughput genetic analysis (analisi del fenotipo a livello trascrizionale) Sistemi ibridi Ibrido batteri/mammifero Sistema Tet Cassetta eucariotica Tet Operatore Tet Repressore tetraciclina Ibrido: lievito/mammifero PromotoreGal4 galattosio UAS cDNA (luciferasi o gene di interesse) Luminometro o altro test
