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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
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Struttura dei geni (procarioti vs eucarioti)
Struttura dei geni (procarioti vs eucarioti)
Primo 5’
trascritto
mRNA
3’
5’
3’
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Gli introni possono essere piccoli o molto grandi
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Splicing regolato consente di produrre proteine
diverse a partire dallo stesso GENE
Splicing
Uso alternativo di un esone interno
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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
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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 (!)
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GENE
DNA
promotore
regione trascritta
trascrizione
5’
3’
splicing
mRNA
5’
3’
traduzione
Proteina
NH2
COOH
Funzione biologica
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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
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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
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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)
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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
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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
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Homeodomain
HLH (helix-loop-helix)
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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
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