TRASCRIZIONE: ASPETTI FONDAMENTALI PER TRASCRIZIONE SI INTENDE LA SINTESI DI UNA MOLECOLA DI RNA COMPLEMENTARE AD UNO STAMPO DI DNA. GLI RNA CELLULARI SONO DISTINTI IN TRE PRINCIPALI CATEGORIE: •RNA MESSAGGERI O mRNA •RNA DI TRASPORTO O tRNA •RNA RIBOSOMALI O rRNA QUESTE MOLECOLE COLLABORANO NEL CORSO DELLA SINTESI PROTEICA FIGURA 5.8 GENES VII = 7.9 GENE VI LA TRASCRIZIONE E’ CATALIZZATA DALLE RNA POLIMERASI DNA-DIPENDENTI. FIGURA 3.4 GENOMI II FIGURA 10.2 GENOMI II BOLLA DI TRASCRIZIONE (15-20 NUCLEOTIDI) UN SOLO FILAMENTO DEL DNA E’ TRASCRITTO IN RNA DNA RNA FIL. CODIFICANTE (+) FIL. STAMPO (-) TRASCRIZIONE (RNA POLIMERASI DNADIPENDENTE) (+) L’RNA NEOSINTETIZZATO POSSIEDE LA STESSA SEQUENZA NUCLEOTIDICA DEL FILAMENTO CODIFICANTE, FATTA ECCEZIONE PER LA PRESENZA DI U AL POSTO DI T. LE RNA POLIMERASI DNA-DIPENDENTI POLIMERIZZANO IN DIREZIONE 5’->3’. NON NECESSITANO DI INNESCO. UTILIZZANO RIBONUCLEOTIDI 5’-TRIFOSFATO. FIGURA 3.5 GENOMI II LE RNA POLIMERASI RICONOSCONO LE REGIONI DEL GENOMA DA TRASCIVERE GRAZIE A SPECIFICI SEGNALI DI INIZIO E TERMINE DELLA TRASCRIZIONE, DENOMINATI PROMOTORI E TERMINATORI DELLA TRASCRIZIONE. P T DNA GLI mRNA VEICOLANO AI RIBOSOMI LE INFORMAZIONI NECESSARIE ALLA SINTESI DELLE PROTEINE. LA LUNGHEZZA DEGLI mRNA VARIA DA POCHE CENTINAIA A SVARIATE MIGLIAIA DI BASI, IN UNA CERTA MISURA IN DIPENDENZA DELLA LUNGHEZZA DELLA PROTEINA CODIFICATA. LA PARTE PIU’ IMPORTANTE DI UN mRNA E’ LA SEQUENZA CODIFICANTE. QUESTA E’ FORMATA DA UNA SERIE DI TRIPLETTE DI NUCLEOTIDI CIASCUNA DELLE QUALI SPECIFICA UN AMMINOACIDO. CIASCUNA TRIPLETTA E’ DEFINITA CODONE. LA SPECIFICA RELAZIONE TRA CODONE E AMMINOACIDO E’ DEFINITA CODICE GENETICO. FIGURA 3.20 GENOMI II LA DECIFRAZIONE DEL CODICE GENETICA FU AVVIATA AGLI INIZI DEGLI ANNI SESSANTA DA NIRENBERG E MATTHAEI PROPRIETA’ FONDAMENTALI DEL CODICE GENETICO SONO: •L’UNIVERSALITA’ (IL CODICE E’ LO STESSO PER TUTTI GLI ORGANISMI, A PARTE RARE ECCEZIONI RELATIVE AI GENOMI MITOCONDRIALI) •LA DEGENERAZIONE (CI SONO PIU’ CODONI CHE SPECIFICANO LO STESSO AMMINOACIDO) NELLA SEQUENZA CODIFICANTE DI UN RNA MESSAGGERO, LA PRIMA TRIPLETTA E’ QUASI SEMPRE UN AUG (CODONE DI INIZIO); L’ULTIMA PUO’ ESSERE UN UAA, UAG O UGA (CODONI DI TERMINAZIONE). OLTRE ALLA SEQUENZA CODIFICANTE, CIASCUN MESSAGGERO CONTIENE ANCHE REGIONI NON CODIFICANTI DETTE UTR (UNTRANSLATED REGIONS). 5’-UTR AUG UAA, UAG O UGA SEQUENZA CODIFICANTE 3’-UTR LA TRASCRIZIONE NEI PROCARIOTI NEI PROCARIOTI LA TRASCRIZIONE DEI GENI CODIFICANTI GENERA mRNA GIA’ FUNZIONALI CHE POSSONO ESSERE IMMEDIATAMENTE TRADOTTI. GLI mRNA PROCARIOTICI INIZIANO INFATTI A SVOLGERE LA LORO FUNZIONE ANCORA PRIMA CHE LA LORO SINTESI SIA COMPLETATA (TRASCRIZIONE E TRADUZIONE AVVENGONO CONTEMPORANEAMENTE) FIGURA 10.1 GENOMI II FIGURA 11.10 IL GENE VI FIGURA 9.20 GENOMI II TABELLA 9.4 GENOMI II LA SPECIFICITA’ DI SEQUENZA DELLA RNA POLIMERASI DI E. COLI RISIEDE NELLA SUA SUBUNITA’ SIGMA. SUBITO DOPO L’INIZIO DELLA TRASCRIZIONE LA SUBUNITA’ SIGMA SI DISSOCIA DALLA POLIMERASI. FIGURA 10.2 GENOMI II P T DNA I GENI PROCARIOTICI SONO SPESSO ORGANIZZATI IN OPERONI. UN OPERONE E’ UN’UNITA’ TRASCRIZIONALE CHE COMPRENDE PIU’ SEQUENZE CODIFICANTI. LA TRASCRIZIONE DI UN OPERONE GENERA UN RNA MESSAGGERO POLICISTRONICO. L’OPERONE COMPRENDE QUINDI UNA SERIE DI SEQUENZE CODIFICANTI ADIACENTI CHE SONO TRASCRITTE A PARTIRE DA UN SINGOLO PROMOTORE E QUINDI SOGGETTE ALLO STESSO REGIME REGOLATIVO. LE PROTEINE CODIFICATE FANNO SPESSO PARTE DI UN’UNICA VIA METABOLICA. FIGURA 5.14 GENES VII = 7.15 GENE VI L’OPERONE LATTOSIO O LAC COMPRENDE TRE GENI CODIFICANTI ENZIMI COINVOLTI NELL’UTILIZZAZIONE DEL LATTOSIO. FIGURA 2.20 GENOMI II FIGURA 9.24 GENOMI II I REPRESSORI SONO PROTEINE IN GRADO DI LEGARSI A SEQUENZE SPECIFICHE DI DNA, DENOMINATE OPERATORI, POSTE IN PROSSIMITA’ DEL PROMOTORE. I REPRESSORI AGISCONO IMPEDENDO ALLA RNA POLIMERASI DI LEGARE IL PROMOTORE. L’INDUZIONE DELL’OPERONE LAC E’ UN ESEMPIO TIPICO DI REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA. NEL 1965 F. JACOB E J. MONOD RICEVETTERO IL PREMIO NOBEL PER I LORO STUDI SULL’OPERONE LAC PER ESPRESSIONE GENICA SI INTENDE L’INSIEME DEI PROCESSI CHE PORTANO ALL’UTILIZZO DELL’INFORMAZIONE GENICA PER LA SINTESI DI SPECIFICHE PROTEINE. CONCETTUALMENTE, ESPRESSIONE GENICA = TRASCRIZIONE + TRADUZIONE IN ALTRE PAROLE, UN GENE SI ESPRIME IN UN PRODOTTO PROTEICO GRAZIE AI PROCESSI DI TRASCRIZIONE E TRADUZIONE. NON TUTTI I GENI DI UN ORGANISMO SONO COSTANTEMENTE ESPRESSI IN UN PRODOTTO PROTEICO. E. COLI, AD ESEMPIO, POSSIEDE 4.400 GENI CODIFICANTI ED E’ PER QUESTO POTENZIALMENTE CAPACE DI PRODURRE 4.400 PROTEINE MA NORMALMENTE PRODUCE SOLO PARTE DI QUESTE. MOLTE PROTEINE DI COLI SONO INFATTI RICHIESTE SOLO OCCASIONALMENTE, AD ESEMPIO IN PER L’UTILIZZO DI PARTICOLARI CARBURANTI METABOLICI . ANCHE L’ESPRESSIONE DELL’OPERONE DEL TRP E’ REGOLATA STRUTTURA TIPICA DI UN GENE PROCARIOTICO (IN REALTA’ UN OPERONE) ATG TAA, TAG O TGA REGIONE –35 SEQUENZA CODIFICANTE REGIONE –10 TERMINATORE DELLA TRASCRIZIONE STRUTTURA TIPICA DI UN mRNA PROCARIOTICO AUG UAA, UAG O UGA SEQUENZA CODIFICANTE