Lezione 9 File
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10/30/16 procarioti eucarioti poli-cistronico mono-cistronico non modificato CAP al 5’ e poly-A al 3’ RNA messaggero: procarioti eucarioti policistronico monocistronico non modificato CAP al 5’ e poly-A al 3’ continuo soggetto a splicing 1 10/30/16 Struttura dei geni (procarioti vs eucarioti) Struttura dei geni (procarioti vs eucarioti) Primo 5’ trascritto mRNA 3’ 5’ 3’ 2 10/30/16 Gli introni possono essere piccoli o molto grandi 3 10/30/16 Splicing regolato consente di produrre proteine diverse a partire dallo stesso GENE Splicing Uso alternativo di un esone interno 4 10/30/16 Splicing Uso alternativo di un esone terminale Esempio di splicing alternativo: Tropomiosina Consente di produrre una serie di mRNA diversi, permettendo la produzione di una serie di proteine diverse dallo stesso gene 5 10/30/16 DSCAM, proteina espressa sulla membrana dei neuroni in Drosophila melanogaster DSCAM, proteina espressa sulla membrana dei neuroni in Drosophila melanogaster 19008 (=12x48x33) possibili domini extracellulari per 2 possibili segmenti transmembrana = 38016 proteine diverse (!) 6 10/30/16 GENE DNA promotore regione trascritta trascrizione 5’ 3’ splicing mRNA 5’ 3’ traduzione Proteina NH2 COOH Funzione biologica 7 10/30/16 I geni: unità di informazione 1) Non tutto il DNA è trascritto; 2) I geni non vengono trascritti allo stesso modo; 3) Esistono geni che vengono trascritti ma non tradotti. gene C DNA RNA Alberts et al., L’ESSENZIALE DI BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005 Le proprietà e le funzioni di ogni cellula sono determinate dalle proteine che contiene Organismi unicellulari devono adattare prontamente l’espressione genica alle condizioni ambientali Organismi multicellulari “istruzioni” specifiche durante lo sviluppo embrionale portano alla formazione di tessuti con cellule e funzioni molto diverse (differenziamento) Il genoma è costante. La enorme varietà di tipologie cellulari è determinata dal diverso profilo di espressione genica. Geni costitutivi (housekeeping) e geni tessuto-specifici 8 10/30/16 Le proprietà e le funzioni di ogni cellula sono determinate dalle proteine che contiene Corretto profilo di espressione genica Profilo di espressione genica alterato = Corretta funzionalità cellulare = Condizione fisiologica = Alterata funzione cellulare = Patologia La sintesi dell’RNA messaggero richiede che: • una RNA polimerasi inizi la trascrizione • continui a polimerizzare una catena di ribonucleotidi complementare al filamento stampo del DNA • termini la trascrizione al momento opportuno 9 10/30/16 Il controllo trascrizionale In che modo una cellula determina quale gene trascrivere? Promotore Elementi di sequenza identificano l’estremità 5’ del gene, indicando il sito di inzio e la direzione della trascrizione Fattori di trascrizione Proteine regolatrici riconoscono specifiche sequenze e vi si legano, influenzando l’efficienza con cui il gene viene trascritto Elementi regolativi prossimali e distali controllano la trascrizione dei geni negli eucarioti 1) TATA-box 2) Promotore (prossimale) Regione trascritta 3) Enhancers (distali) 10 10/30/16 Fattori di trascrizione sequenza specifici L’assemblaggio dei fattori di trascrizione generali e della RNA polimerasi viene facilitato dall’interazione con proteine che legano specifiche sequenze di DNA - generalmente situate a monte del sito di inizio trascrizione. Diverse regioni di controllo sono necessarie per la corretta espressione del gene in diversi contesti cellulari o metabolici Fattori di trascrizione Possono stimolare oppure reprimere la trascrizione Legano il DNA in modo sequenza specifico nelle regioni regolative prossimali (promotore) o distali (enhancers) Un attivatore tende a FAVORIRE l’assemblaggio della RNA polimerasi sul promotore. Un repressore tende ad IMPEDIRE l’assemblaggio della RNA polimerasi sul promotore. Ovvero, regolano l’inizio della trascrizione 11 10/30/16 Fattori di trascrizione Possono stimolare oppure reprimere la trascrizione Legano il DNA in modo sequenza specifico nelle regioni regolative prossimali (promotore) o distali (enhancers) Hanno quasi sempre un struttura modulare, suddivisibile in “dominii” • dominio di legame al DNA (sequenza-specifico) • dominio transattivante / di repressione • altri domini (e.g. interazione proteina-proteina, interazione con ligandi, regolazione, etc.) Fattori di trascrizione Possono stimolare oppure reprimere la trascrizione Legano il DNA in modo sequenza specifico nelle regioni regolative prossimali (promotore) o distali (enhancers) Hanno quasi sempre un struttura modulare (suddivisibile in “dominii”) I domini di legame al DNA sono vari, ma in genere sono costituiti da una o più alfa-eliche che interagiscono con le basi nel solco profondo del DNA, a livello di una sequenza specifica Spesso legano il DNA come omo- oppure etero-dimeri 12 10/30/16 Homeodomain HLH (helix-loop-helix) 13 10/30/16 Integrazione ad un promotore: controllo combinatorio dell’espressione genica enhancer promotore regione trascritta TATA trascrizione 5’ 3’ splicing mRNA 5’ 3’ traduzione Proteina NH2 COOH Funzione biologica 14
