Dogma centrale
DNA
RNA
PROTEINE
Il Genoma cellulare specifica:
• La struttura primaria delle proteine
• Destinazione delle proteine all’interno
della cellula
• Presenza o assenza della proteina in un
determinato tipo cellulare o in un
determinato momento della vita cellulare
• La struttura primaria di RNA non
tradotti
• Il DNA è un lungo polimero lineare che
contiene l’informazione genetica.
• L’informazione genetica è contenuta
nell’ordine lineare dei nucleotidi.
• Si trova nel nucleo delle cellule eucariotiche
sotto forma di cromatina o di cromosomi.
• Il contenuto di DNA di una cellula e
l’informazione in esso contenuta rappresenta il
genoma della cellula
Dimensioni
del Genoma Umano Aploide
3*109 bp
•
TTCAGGAAATGACCCCTTTGCCCCGTCTGAAGGTAGTGCAGAGGCTGCACCTGAGCTGGACCTCTTTGCAATGAAGCC
ACCTGAGACCAGTGTTCCTGTAGTTACCCCTACAGCTAGCACAGCCCCTCCGGTTCCCGCAACTGCTCCTTCTCCTGCT
CCTGCCGTTGCAGCTGCTGCTGCTGCCACTACTGCTGCCACCGCCGCTGCCACCACCACTACCACCACCTCCGCTGCC
ACCGCCACCACTGCTCCTCCTGCTCTAGATATCTTTGGTGATTTATTTGAGTCCACTCCTGAAGTTGCTGCAGCGCCTA
AGCCAGATGCTGCTCCTAGCATAGACCTGTTTAGTACAGATGCTTTCTCCTCTCCACCACAAGGGGCCTCTCCTGTGCC
TGAGAGTTCTCTCACTGCTGACCTCTTATCTGTGGATGCATTTGCAGCACCATCTCCTGCAACCACTGCCTCGCCAGCA
AAGGTGGATTCTTCAGGTGTCATAGACCTTTTTGGGGATGCATTTGGAAGTAGCGCTTCTGAACCCCAACCTGCATCTC
AGGCTGCTTCTAGTTCATCAGCATCGGCAGACCTACTAGCTGGATTTGGGGGTTCTTTCATGGCGCCTTCCCCATCTCC
AGTGACTCCAGCTCAGAATAACCTGCTACAGCCCAATTTTGAGGCAGCTTTTGGGACAACGCCTTCAACTTCCAGCAGC
AGCTCCTTTGATCCATCAGTGTTTGATGGTCTAGGTGATCTTTTGATGCCAACCATGGCACCAGCTGGGCAGCCTGCAC
CTGTCTCAATGGTACCACCCAGTCCTGCAATGGCAGCCAGCAAAGCCCTTGGAAGTGATCTTGATTCATCTCTTGCCAG
CTTAGTAGGCAATCTTGGAATTTCTGGTACCACAACAAAAAAGGGAGATCTTCAGTGGAATGCTGGAGAGAAAAAGTTG
ACTGGTGGAGCCAACTGGCAGCCTAAAGTAGCTCCAGCAACCTGGTCAGCAGGCGTTCCACCAAGTGCACCTTTGCAA
GGAGCTGTACCTCCAACCAGTTCAGTTCCTCCTGTTGCCGGGGCCCCATCGGTTGGACAACCTGGAGCAGGATTTGGA
ATGCCTCCTGCTGGGACAGGCATGCCCATGATGCCTCAGCAGCCGGTCATGTTTGCACAGCCCATGATGAGGCCCCC
CTTTGGAGCTGCCGCTGTACCTGGCACGCAGCTTTCTCCAAGCCCTACACCTGCCAGTCAGAGTCCCAAGAAACCTCC
AGCAAAGGACCCATTAGCGGATCTTAACATCAAGGATTTCTTGTAAACAATTTAAGCTGCAATATTTGTGACTGAATAGG
AAAATAAATGAGTTTGGAGACTTCAAATAA
TAAGATTGATGCTGAGTTTCAAAGGGAGCCACCAGTACCAAACCCAATACTTA
TAA
CTCATAACTTCTCTTCCAAAATGTGTAACACAGCCGTGAAAGTGAACATTAGGAATATGTACTACCTTAGCTGTTATCCC
TACTCTTGAAATTGTAGTGTATTTGGATTATTTGTGTATTGTACGATGTAAACAATGAATGGATGTTACTGATGCCGTTAG
TGCTTTTTTGGACTTCACCTGAGGACAGATGATGCAGCTGTTGTGTGGCGAGCTATTTGGAAAGACGTCTGTGTTTTTG
AAGGTTTCAATGTACATATAACTTTTGAACAAACCCCAAACTCTTCCCATAAATTATCTTTTCTTCTGTATCTCTGTTACAA
GCGTAGTGTGATAATACCAGATAATAAGGAAAACACTCATAAATATACAAAACTTTTTCAGTGTGGAGTACATTTTTCCAA
TCACAGGAACTTCAACTGTTGTGAGAAATGTTTATTTTTGTGGCACTGTATATGTTAAGAAATTTTATTTTAAAAAATATAA
AGGTTAACGTCCATAATAAATACTTCTCTTTGAAGCTACCTTATCAAGAACGAAAAATCGTATGGGAAGAATCCCCTATTT
ATCACTGCTATATTAAAATATATATATTTTAATTATATTTGACAGGTTTTGCATCTAAATTGACCTATTTATTCATTCTTGAT
TAAATGCACTGAAAAGTAAAGGGTCTGTTTGTGTCATGTTCATGAAAATGCGGTTAGAGAGGTGCTATTCAAGTGATTCT
GAAGGCACCCCAAGGTATATCTGTAATTTAAAGATTACTGCAAATATCTTTACTTTACTGTGGGTTTTTAGTACATCTGTT
AATTTAGTGTTTCTTTGTGTGTTTTGTAGACTAGTGTTCTTCCATCCTTCAACTGAGCTCAAAGTAGGTTTTGTTGTAACA
TTGTGATTAGGATTTAAACTAATTCAGAGAATTGTATCTTTTACTGTACATACTGTATTCTTTAAGTTTTAATTTGTTGTCAT
ACTGTCTGTGCTGATGGCTTGGCTTAAGATTTTGATGCATAAATGAGGTCACTGTTGATCAGTGTTGCTAGTAGCTTGG
CAGCTCTTCATAAAAGCATATTGGGTTGGAAAGGTGTTTGCCTATTTTTCAAATTATTTAATAGATGTATGGTACCATTTA
AAAGTGGTTGTATCTGAATTTACTGTGGGGATAACATACACTGTAATGGGGAAAAATTACCTAAAACCAATTTCAAAATG
GCTTTCTTTGTATTTCAGTTTAAAAACCCAGTGCATGTACGCCCTCTGAGATGCAATAAACACCTTGAACAAAG
3*109
150*106
1-5*106
I nucleotidi sono i monomeri
che costituiscono gli acidi
nucleici
Lo zucchero può essere:
• Ribosio nell’RNA
• Desossiribosio nel DNA
Basi azotate
DNA
Timina Citosina Guanina Adenina
RNA
Uracile Citosina Guanina Adenina
Appaiamento delle basi nel DNA
La struttura del DNA permette la trasmissione
dell’informazione genetica nelle diverse cellule di un organismo e
nelle successive generazioni
La struttura del DNA permette la trasmissione
dell’informazione genetica nelle diverse cellule di un organismo e
nelle successive generazioni
•Duplicazione
•Divisione cellulare
La cromatina
La cromatina è una costruzione
sovramolecolare costituita
dalle molecole di DNA genomico
e
da due diverse classi di proteine
Le proteine della cromatina sono:
• Gli istoni
• Proteine non istoniche
Gli istoni
• Sono presenti nel nucleo in quantità
quantità
pressochè
pressochè uguale a quella del DNA
• Sono proteine ricche di carica elettrica
positiva perché
perché ricche di aminoacidi basici
(lisina e arginina)
• Possono essere suddivise in 5 classi
Classi di istoni
H1 – H2A – H2B – H3 – H4
Le quattro classi di istoni H2A – H2B – H3 – H4 sono tra le proteine più
conservate dal punto di vista evolutivo:
la loro sequenza aminoacidica è estremamente simile in tutti gli esseri
viventi
L’unità base della cromatina è il nucleosoma.
E’ costituito da DNA avvolto attorno ad un
ottamero di istoni
Gli istoni che costituiscono il nucleosoma sono:
2H2A – 2H2B – 2H3 – 2H4
Il nucleo del nucleosoma è costituito da
146 bp di DNA.
Due nucleosomi consecutivi sono riuniti
dall’istone H1
Il compattamento del DNA nel
nucleosoma produce una fibra di
cromatina di circa 10 nm di diametro.
La cromatina è ulteriormente
condensata a formare una fibra di 30
nm di diametro.
L’organizzazione base della
cromatina è una struttura a collana
di perle
Un segmento di DNA della lunghezza di
140 bp si avvolge attorno ad ogni
ottamero di istoni (la perla), formandovi
circa due giri che aderiscono stabilmente
alla superficie dell’
dell’ottamero mediante
legami ionici
La molecola di DNA (il filo) si estende
con continuità
continuità per tutta la sua
lunghezza da un nucleosoma all’
all’altro,
lasciando tra loro un tratto di
collegamento di circa 60 bp
La presenza dell’
dell’istone H1 dà
dà origine
ad una struttura più
più compatta di
30nm
(Fibra di 30 nm)
nm)
DNA PACKAGING
La cromatina ha una struttura dinamica
Eterocromatina struttura più compatta – DNA inattivo
Eucromatina struttura più rilassata – DNA attivo
Il rimodellamento della cromatina
il primo livello di regolazione dell’espressione genica
dipende da diversi fattori
Modificazioni covalenti
degli istoni
Braccio corto (p)
Braccio lungo (q)
RNA
Classes of eukaryotic cellular RNAs
• ribosomal RNA (rRNA)
18S (small subunit)
28S (large subunit)
5.8S (large subunit)
5S (large subunit)
• transfer RNA (tRNA)
• messenger RNA (mRNA)
• heterogeneous nuclear RNA (hnRNA) (precursors of mRNA)
• small nuclear RNA (snRNA)
U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7, U8, U9, U10...
• small cytoplasmic RNA (scRNA)
7SL RNA
What are the enzymes responsible for the synthesis of these RNAs?
The human RNA polymerases
Polymerase
Location
Product
RNA polymerase I
nucleolus
18S, 28S, 5.8S rRNA
RNA polymerase II
nucleoplasm
hnRNA/mRNA,
U1, U2, U4, U5 snRNA
RNA polymerase III
nucleoplasm
mitochondrial
RNA polymerase
mitochondrion
tRNA, 5S RNA,
U6 snRNA, 7SL RNA
all mitochondrial RNA
I MicroRNAs (miRNAs) sono dei piccoli RNAs
non codificanti (21 – 25 nucleotidi)
che regolano negativamente l’espressione genica a
livello post-trascrizionale.
Regolazione dell’espressione genica
Riconoscono e si legano a sequenze localizzate
nelle regioni 3’ non tradotte (3’UTR) di specifici
mRNAs ed effettuano un meccanismo di
“hetero-silencing” degradando il messagero
target o bloccando la traduzione.
•
WHAT IS A microRNA?
MicroRNAs (miRNAs) are endogenous ~22 nt long
RNAs that can play important regulatory roles
in animals and plants by targeting mRNAs for
cleavage or translational repression.
By this way they can influence the output
of many protein-coding genes.
[David P. Bartel, Cell, Vol. 116, 281–297, January
23, 2004]
The MicroRNA Spectrum in 12 Body Fluids,
Clinical Chemistry (2010)
Jessica A. Weber,1 David H. Baxter,1 Shile Zhang,1 David Y. Huang.
