5-Trascrizione parte II

LA TRASCRIZIONE NEGLI EUCARIOTI
NEGLI EUCARIOTI TRASCRIZIONE E
TRADUZIONE SONO DUE EVENTI SEPARATI
CHE AVVENGONO IN DUE DIVERSI
COMPARTIMENTI CELLULARI: NUCLEO E
CITOPLASMA.
INOLTRE, A DIFFERENZA DEI PROCARIOTI,
TUTTI I TRASCRITTI SUBISCONO NEL
NUCLEO UN PROCESSO DI MATURAZIONE
FIGURA 5.16 GENES
VII = 7.14 GENE VI
FIGURA 3.6 GENOMI II
NEI PROCARIOTI UN’UNICA RNA POLIMERASI
TRASCRIVE TUTTI GLI RNA. NEGLI
EUCARIOTI CI SONO 3 RNA POLIMERASI: LE
RNA POLIMERASI I, II, E III CHE
TRASCRIVONO RISPETTIVAMENTE I GENI
PER GLI RNA RIBOSOMALI, I GENI
CODIFICANTI PROTEINE E I GENI PER GLI
RNA DI TRASPORTO.
FIGURA 9.18 GENOMI II
PROMOTORE CORE
TATA BOX
IL PROMOTORE CORE DELLA RNA
POLIMERASI II COMPRENDE UNA TATA BOX
CON SEQUENZA CONSENSO TATAWAW
(W=A+T) POSTA IN POSIZIONE –25 ED UNA
SEQUENZA INIZIATRICE (INR) CON
SEQUENZA CONSENSO YYCARR
LOCALIZZATA IN CORRISPONDENZA DEL
SITO DI INIZIO DELLA TRASCRIZIONE (LA A
RAPPRESENTA LA POSIZIONE +1). QUESTI
DUE ELEMENTI SONO COMUNI ALLA
MAGGIOR PARTE DEI GENI.
GLI ELEMENTI A MONTE DEL PROMOTORE
CORE SONO INVECE DIVERSI DA GENE A
GENE E RAPPRESENTANO IL PRESUPPOSTO
PER LA REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE
GENICA.
I FATTORI TRASCRIZIONALI GENERALI
LEGANO IL PROMOTORE CORE
IL TASSO BASALE DI INIZIO DELLA
TRASCRIZIONE DA PARTE DELLA RNA
POLIMERASI II E’ MOLTO BASSO. PROTEINE
ATTIVATRICI CHE SI LEGANO ALLE
SEQUENZE A MONTE DEL PROMOTORE
CORE POSSONO INCREMENTARE
NOTEVOLMENTE IL TASSO TRASCRIZIONALE
(ANCHE 1000 VOLTE) ED IN QUESTO MODO
ATTIVARE L’ESPRESSIONE GENICA.
GLI ATTIVATORI DELLA TRASCRIZIONE
AGISCONO STABILIZZANDO IL LEGAME
DELLA RNA POLIMERASI AL PROMOTORE.
FIGURA 9.27 GENOMI II.
GLI ATTIVATORI POSSONO AGIRE ANCHE
LEGANDO SEQUENZE MOLTO DISTANTI DAL
PROMOTORE CORE
IN QUESTO MODO UN SINGOLO GENE PUO’
ESSERE ACCESO MEDIANTE L’INTERVENTO
DI UNO SPECIFICO ATTIVATORE (O PIU’
SPESSO UNA COMBINAZIONE DI
ATTIVATORI).
IN TESSUTI DIVERSI, DIFFERENTI
ATTIVATORI ACCENDONO DIFFERENTI
GRUPPI DI GENI, DETERMINANDO LE
CARATTERISTICHE STRUTTURALI E
FUNZIONALI DELLE CELLULE
DIFFERENZIATE.
MODIFICHE POST-TRASCRIZIONALI
DELL’RNA MESSAGGERO
1) FORMAZIONE DEL CAPPUCCIO O CAP
ALL’ESTREMITA’ 5’
2) FORMAZIONE CODA DI POLI-A
ALL’ESTREMITA’ 3’
3) SPLICING
LA FORMAZIONE DEL CAPPUCCIO O CAP
CONSISTE NELL’AGGIUNTA DI UNA
MOLECOLA DI GUANOSINA TRIFOSFATO
ALL’ESTREMITA’ 5’ DEL MESSAGGERO.
IL CAP SERVE A LEGARE IL RIBOSOMA AI FINI
DELLA SINTESI PROTEICA
LA CODA DI
POLI(A)
COMPRENDE
FINO A 250
ADENOSINE.
ESSA
STABILIZZA
L’RNA
MESSAGGERO
LE SEQUENZE CODIFICANTI DEI GENI
EUCARIOTICI SONO SPESSO INTERROTTE
DA SEQUENZE NON CODIFICANTI
DENOMINATE INTRONI
FIGURA 10.12 GENOMI II
GENE UMANO DELLA -GLOBINA
GLI INTRONI SONO TRASCRITTI INSIEME
AGLI ESONI E SI RITROVANO QUINDI NEL
TRASCRITTO PRIMARIO (PRE-mRNA).
QUESTO SUBISCE POI UNA FORMA DI
MATURAZIONE, DEFINITA SPICING, CHE
RIMUOVE GLI INTRONI RISTABILENDO LA
CONTINUITA’ DELLA SEQUENZA
CODIFICANTE.
FIGURA 22.2 GENES VII = 30.2 IL GENE VI
LO SPLICING E’ CATALIZZATO DA ENZIMI
NUCLEARI CHE SI ASSOCIANO A FORMARE
UNA STRUTTURA DEFINITA SPLICEOSOMA.
UNO STESSO PRE-mRNA PUO’ ANDARE
INCONTRO IN TESSUTI DIVERSI A
DIFFERENTI SCHEMI DI SPLICING. QUESTO
FENOMENO E’ DEFINITO SPLICING
ALTERNATIVO.
FIGURA 10.19 GENOMI
N
C
N
C
LO SPLICING ALTERNATIVO PERMETTE CHE
UN SINGOLO GENE DIA ORIGINE A VARI
mRNA E QUINDI A VARIE PROTEINE.
QUESTO FENOMENO CONSENTE QUINDI
AMPLIARE LA GAMMA DI PROTEINE CHE UN
ORGANISMO EUCARIOTE PUO’ PRODURRE
CON UN NUMERO LIMITATO DI GENI.
PROCARIOTI: 1 GENE  1 RNA
MESSAGGERO  1 PROTEINA
EUCARIOTI: 1 GENE  1 TRASCRITTO
PRIMARIO  MOLTEPLICI RNA MESSAGGERI
(PER EFFETTO DI SPLICING ALTERNATIVO) 
MOLTEPLICI PROTEINE.
STRUTTURA TIPICA DI UN GENE
EUCARIOTICO
ATG
TAA, TAG O TGA
SEQUENZA INIZIATRICE (INR)
ESONE
TATA BOX
TERMINATORE
SITO DI SPLICING
STRUTTURA TIPICA DI UN mRNA
EUCARIOTICO
AUG
UAA, UAG O UGA
CAPPUCCIO O CAP
SEQUENZA CODIFICANTE
POLI(A)
REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA
NEGLI EUCARIOTI
NEGLI EUCARIOTI PLURICELLULARI LA
NECESSITA’ DI REGOLARE L’ESPRESSIONE
GENICA E’ EVIDENTE SE SI CONSIDERA LA
NATURA DIVERSIFICATA DELLE CELLULE
DIFFERENZIATE: CIASCUNA CELLULA
POSSIEDE UN PARTICOLARE ASSETTO
STRUTTURALE E METABOLICO CHE E’
DETTATO DALL’ESPRESSIONE DI UNO
SPECIFICO GRUPPO DI GENI.
I GENI HOUSEKEEPING SVOLGONO
FUNZIONI DI BASE NECESSARIE ALLA VITA DI
CIASCUNA CELLULA DELL’ORGANISMO. NE
SONO UN ESEMPIO I GENI DEGLI ENZIMI
DELLA GLICOLISI, I GENI DELLE PROTEINE
DEL CITOSCHELETRO ETC.
QUESTI GENI SONO ATTIVI IN TUTTI I TIPI
CELLULARI.
L’UOMO POSSIEDE CIRCA 10.000 GENI
HOUSE-KEEPING.
I GENI TESSUTO-SPECIFICI SVOLGONO
FUNZIONI SPECIALIZZATE CORRELATE AD
UNO O POCHI TIPI CELLULARI. NE SONO
UN ESEMPIO I GENI CHE CODIFICANO LA
CHERATINA, IL COLLAGENE,
L’EMOGLOBINA, L’INSULINA, ETC.
OVVIAMENTE QUESTE PROTEINE SONO
ESPRESSE SOLO IN SPECIFICI TIPI
CELLULARI.
NELL’UOMO CIASCUN ORGANO ESPRIME
DA 3000 A 5000 GENI TESSUTO SPECIFICI.
COMPLESSIVAMENTE, LE CELLULE
PROCARIOTICHE HANNO NECESSITA’ DI
MODIFICARE IL PROPRIO PROTEOMA
SOPRATTUTTO IN RELAZIONE A
CAMBIAMENTI NEL TIPO DI NUTRIENTI
DISPONIBILI E ALLE CONDIZIONI CHIMICOFISICHE DEL MOMENTO. NEL CASO DEGLI
ORGANISMI EUCARIOTI PLURICELLULARI
L’AMBIENTE EXTRACELLULARE E’ SPESSO
UN FLUIDO CORPOREO CHE HA UNA
COMPOSIZIONE PIUTTOSTO COSTANTE NEL
TEMPO. QUESTE CELLULE HANNO PERO’
NECESSITA’ DI COOPERARE PER
MANTENERE L’INTEGRITA’ STRUTTURALE E
FUNZIONALE DELL’ORGANISMO. TALE
COOPERAZIONE E’ POSSIBILE GRAZIE AD UN
COMPLESSO SISTEMA DI MESSAGGERI
CHIMICI, GLI ORMONI, CHE TRASMETTONO
INFORMAZIONI DA UNA CELLULA ALL’ALTRA.
NEL CASO DEGLI ORGANISMI
PLURICELLULARI GLI STIMOLI MAGGIORI
PROVENGONO QUINDI DA ORMONI E
FATTORI DI CRESCITA.
FIGURA 12.5 GENOMI II
FIGURA 12.8 GENOMI II
NEGLI EUCARIOTI L’ESPRESSIONE GENICA
E’ ANCHE REGOLATA MODULANDO LA
STRUTTURA DELLA CROMATINA. AD
ESEMPIO, I GENI CHE NON DEVONO ESSERE
ESPRESSI SONO SEGREGATI
NELL’ETEROCROMATINA MENTRE QUELLI
ATTIVI SI TROVANO NELL’EUCROMATINA.
ANCHE NELL’EUCROMATINA,L’ESPRESSIONE
DI UN GENE RICHIEDE LA SEPARAZIONE DEL
DNA DALLE PROTEINE ISTONICHE IN MODO
CHE L’RNA POLIMERASI ABBIA ACCESSO AL
DNA.
INFINE, NEGLI EUCARIOTI E’ STATO
SCOPERTO UN MECCANISMO DI
REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA
A LIVELLO POST-TRASCRIZIONALE. ESSO
COINVOLGE I MICRORNA.
I MICRORNA SONO PICCOLE MOLECOLE DI
RNA IN GRADO DI LEGARE SEQUENZE
NUCLEOTIDICHE COMPLEMENTARI
PRESENTI NEGLI RNA MESSAGGERI ALLO
SCOPO DI BLOCCARE LA SINTESI
PROTEICA.
I MICRORNA CONTRIBUISCONO A
REALIZZARE UNA REGOLAZIONE FINE
DELL’ESPRESSIONE GENICA: IN CIASCUN
TESSUTO, IL LIVELLO DI ESPRESSIONE DI
UN GENE DIPENDE INFATTI DALLA
SPECIFICA COMBINAZIONE DEI FATTORI
TRASCRIZIONALI PRESENTI NEL NUCLEO E
DEI MICRORNA PRESENTI NEL CITOPLASMA
PER QUESTE PROPRIETA’, I MICRORNA
SVOLGONO UN RUOLO FONDAMENTALE
NELLO SVILUPPO E DIFFERENZIAMENTO.
ESSI CONTRIBUISCONO INFATTI
ALL’ACQUISIZIONE DI UNA SPECIFICA
IDENTITA’ CELLULARE IN DUE MODI:
REGOLANO FINEMENTE L’ESPRESSIONE DEI
GENI NECESSARI AL TIPO CELLULARE IN
ESAME ED EVITANO L’ESPRESSIONE DEI
GENI LA CUI FUNZIONE DEVE ESSERE
CONFINATA AD ALTRI MOMENTI DELLO
SVILUPPO O ALTRI TIPI CELLULARI.
LA REGOLAZIONE MEDIATA DAI MICRORNA
E’ ANCHE DEFINITA INTERFERENZA DA RNA
O RNA INTERFERENCE (PREMIO NOBEL A
FIRE E MELLO NEL 2006).