Regolazione Deĺl'espressione Genica Nei Procarioti Flashcards
Cosa sono i geni costitutivi e i geni regolati?
Quelli costitutivi detti anche housekeeping sono necessari e quindi sempre espressi come ad esempio i geni che codificano per enzimi necessari alla glicolisi.
I geni regolati invece vengono attivato nel caso in cui sia necessario
Ad essmpio se la cellula deve utilizzare dei substrati il substrato stesso favorisce l’attivazione dei geni
Oppure l’inibizione dell’enzima indotta dal prodotto, nel caso in cui la presenza di un prodotto non renda necessario la sintesi di ulteriori enzimi.
Come sono organizzati i geni nei procarioti?
I geni sono irganizzati in modo da essere l’uno vicino all’altro sotto il controllo di un unica regione regolatrice. I geni servono tutti per una unica via metabolica
Quindi l’RNA che si ottiene si chiama policistronico
Quali furono gli esperimenti effettuati sulle cellule procariotiche?
Jacob e monod studiarono E.coli.
Capirono che i geni che codificano per delle vie metaboliche sono infucibili e organizzati a formare OPERONI.
Sono regioni del cromosoma batterico controllati dallo stesso promotore.
Prima della sequenza codificante ci sono varie regioni di controllo della trascrizione.
L’operone più famoso è quello del lattosio, quando è presente lattosio nel terreno di coltura entra nella cellula grazie ad una permeasi e viene scisso dalla beta galattosidasi
La beta galattosidasi è uno degli enzimi, insieme alla permeasi che è trascritto dall’attivazione dell’operone lac e converte lattosio in allolattosio.
Da cosa è costituito l’operone lattosio?
È fatto da 2 regioni: una regolatrice e una regione dell’operone che contiene i geni fondamentali per il catabolismo del lattosio. Questo sono la galattoside permeasi e la beta galattosidasi e poi la transacetilasi.
L’altra regione importante per la trascrizione si trova distante dall’operone vero e proprio
Anche in assenza di lattosio una bassa percentuale di enzimi viene prodotta. Infatti per attivare questo meccanismo è necessario che un pò di lattosio entri nella cellula.
Il gene regolatore può anche inibire i tre geni.
Come funziona l’operone del lattosio?
Il gene regolatore è detto Lac1 e promuove la formazione di una proteina che ha la funzione di reprimere l’espressione dell’operone.
Questa proteina lega una regione regolatoria a monte dei 3 geni findamentali.
L’allolattosio inattiva questo repressore.
Quando è presente lattosio nel terreno di coltura, una parte di esso entra nella cellula e inattiva la repressione dei geni per il lattosio
Nelle cellule procariotiche la trascrizione procede a pari passo con la traduzione
Le proteine che regolano la trscrizione sono proteine in gradi di legare il dna e presentano dei domini funzionali specifici: ad esempio i domini a dita di zinco oppure le leucine zipper che oresentano catene che possono intercalarsi nel dna.
Le molecole repressore, formano strutture tetrameriche che rendono il repressore capace di poter interagire con l’induttore.
Quando il repressore lac1 è libero interagisce col dna a monte bloccando la trascrizione
Quando ad esso si lega l’allolattosio, il repressore subisce una modifica conformazionale inducendo l’inibizione della sua funzione e facendo quindi trascrivere i geni.
Il sito operatore a cui si lega il repressore è bloccato fisicamente dalla presenza del repressore( Rna polimerasi non troverà le sequenze come quella di Shine dalgarno).
Cosa succede nel caso di mutazioni a livello del sito dell’operatore?
Il primo esperimento è stato condotto in un diploide parziale che aveva due copie dell’operatore in assenza di lattosio: i mutanti avevano lacZ che produceva una betagalattosidasi mutata, mentre il diploide parziale aveva una mutazione a livello del sito dell’operone.
L’inibitore in entrambi i casi veniva prodotto normalmente e si legava sul cromosoma di escherichia coli, ma era incalace di legare l’operatore in corrispondenza di una regione genica del diploide parziale presente ad esempio su un segmento del vettore F’.
La presenza di una permeasi non funzionante ha fatto capire che veniv la trascritto e tradotto solo il primo frammento di dna e non si aveva un prodotto finale funzionale a causa della mutazione.
Cisa succede nell’esperinenti su un diploide parziale in presenza di un induttore?
La presenza di allolattosio fa trascrivere il repressore che è tradotto dal gene lac1 che non è mutato nel diploide parziale.
Il repressore in questo caso non può legarsi in entrambi i casi quindi gli operoni sono espressi in modo costitutivo. E si trovano sia beta galattosidasi funzionante e non, sia permeasi funzionante e non.
Cosa succedeva analizzando invece dei ceppi aploidi?
Se era presente una mutazione nel gene lac1 questa impediva il blocco della trascrizione e gli operoni erano trascritti costitutivamente.
Cosa succede se abbiamo un parziale diploide nella regione del gene che codifica l’induttore?
In questo casonil repressore lac+ può agire sia sul sito operatore sia sull’altro sito bloccando la trascrizione.
Le mutazioni in eterozigosi sono un esempio di transdominanza
I mutanti invece hanno comunque un fenotipo costitutivo proprio perchè il mutante in eterozigosi non può agire in trans poichè il repressore lac+ si lega all”operatore.
Se considero lo stesso diploide parziale in presenza di induttore, si osserva transdominanza.
Il repressore lac+ prodotto da due lac 1 non mutati viene inattivato dall’induttore e quindi avremo l’espressione costitutiva dei geni che codificano per gli enzimi dell’operone lattosio.
Il repressore inattivato non si lega all’operatore
Cosa succede nel caso di mytazioni nel gene lac 1?
Prende il nome di dominanza perchè il repressore a seguito di questa mutazione non forma il tetrameri e non potrà mai inibire la trascrizione.
Queste mutazioni anche nei parziali eterozigoti con un gene lac+ sono dominanti negative. Se abbiamo una proteina funzionante se affiancata ad una non funzionante, formano dei repressori inattivi.
Cosa succede nel caso di mutazioni nel promotore del repressore?
Inficiano il legame dell’RNA POL inibendo la formazione di inibitore, aumentando i livelli di trascrizione dell’operone.
Cosa si intende con repressione da catabolita?
Permette alla cellula di usare un altro substrato se non è presente glucosio.
Se sarà disponibile glucosio, la cellula preferirà usare prima il glucosio perche più immediato rispetto al lattosio per l’entrata nella via glicolitica.
Cisa regilano i livelli di cAMP in escherichia coli?
Se nel terreno di coltura c’è solo lattosio la cellula lo usa attivando la trascrizione del promotore a monte
In assenza di lattosio sul sito operatore non sarà presente l’inibitore.
In presenza di lattosio i livelli di cAmp saranno alti e questo attiva una proteina CAP ( attivatrice del metabolismo).
Questa proteina promuove l’avvio della trascrizione e il legame dell’RNA pol.
Cosa succede se sono presenti sia glucosio che lattosio?
La presenza di glucosio aumenta i livelli di ATP quindi la proteina Cap non verrà attivata e l’operone lac non verrà trascritto. L’operone lac va incontro quindi ad una regolazione negativa sia positiva
La proteina CAP si lega alla CAP-BINDING SITE che consente il legame dell’RNA POL e quindi la trascrizione dell’RNA policistronico.
Come sono regolati i livelli di amp ciclico?
Tramite l’adenilato ciclasi, inibito da un aumentata concentrazione di glucosio intracellulare.
In E.coli l’enzima che attiva l’adenilato ciclasi è III glc. Se il glucosio entra nella cellula, inibisce l’adenilato ciclasi.
Il glucosio inibisce la sintesi di beta galattosidasi tuttavia quando il glucosio termina la cellula passa in uno stato di latenza in cui si blocca la crescita cellulare, il lattosio viene trasferito e convertito in allolattosio nella cellula che permette quindi la codificazione delle proteine necessarie e quindi alla ripresa della crescita cellulare.
Sull’operone sono presenti sequenze come quella di shine dalgarno che vengono protette dal repressore per bloccare la trascrizione
Invece la proteina cap si lega a monte e ne favorisce la trascrizione
