REGOLAZIONE DELLA TRASCRIZIONE Flashcards
MATURAZIONE mRNA- pre mRNA
il pre mrna: abbiamo visto che una molecola di mrna neo sintetizzata non rappresenta ancora il messaggero maturo, poiché non ha ancora subito delle modificazioni post trascrizionali, in seguito alle quali può essere esportata nel citoplasma e si lega ai ribosomi. In seguito avverrà il processo di trascrizione.
MATURAZIONE mRNA- eucariota vs procariota
i processi per la maturazione del mrna sono di tre tipi: il cupping e la Poliadenilazione, sono modifiche chimiche strutturali del messaggero, mentre lo splicing prevede un sistema di taglia e cuci del messaggero in cui vengono rimosse parti non necessarie alla sintesi proteica. Questi processi valgono solo per gli eucarioti in quanto nei procarioti l’mrna è già pronto all’uso.
MATURAZIONE mRNA- 3 modifiche
i processi per la maturazione del mrna sono di tre tipi: il cupping e la Poliadenilazione, sono modifiche chimiche strutturali del messaggero, mentre lo splicing prevede un sistema di taglia e cuci del messaggero in cui vengono rimosse parti non necessarie alla sintesi proteica. Questi processi valgono solo per gli eucarioti in quanto nei procarioti l’mrna è già pronto all’uso.
L’rna è di per sé una molecola instabile, ma deve mantenere questa sua instabilità, per poter rispondere al bisogno dell’organismo: un esempio è produrre più o meno di una certa proteina, poiché il bisogno dell’organismo non è costante nell’utilizzo di questa proteina. Se l’mrna fosse una molecola stabile i ribosomi sarebbero costantemente occupati, ma poiché la mrna dopo un po’ si degrada o viene degradato, ci permette una maggiore regolazione della trascrizione. La funzione di queste modifiche è appunto quella di aumentare la stabilità del mrna che altrimenti sarebbe inesistente riducendo le possibilità che venga attaccato dalle nucleasi della cellula.
1 CAPPING
la prima modificazione è il capping, l’aggiunta di un nucleotide atipico mediante una reazione catalizzata da polimerasi all’estremità cinque prima. Questo processo avviene contemporaneamente alla sintesi di mrna In questo modo si protegge l’estremità 5° di una molecola a singolo filamento che pende del DNA. Il nucleotide atipico implicato nel capping è la 7-metilguanosina, che viene agganciata al primo nucleotide sulla catena di mrna.
L’utilità di questa modifica non è solo di protezione, ma è anche necessaria in quanto la molecola del messaggero sarà completamente trascritta, e questa sequenza la tipica ne permetterà anche la fuoriuscita dal nucleo. Il capping e la modifica più precoce che si osserva nella molecola di mrna in modo che non venga degradata quando viene sintetizzata.
2 POLIADENILAZIONE
successivamente troviamo la poliadenilazione, sulla coda dell’mrna, in posizione tre primo. questa avviene solo al termine della sintesi della molecola di mrna, e consiste nell’aggiunta di circa 50/250 adenine, che vengono montate proprio in coda ad al tre primo sull’mrna.
L’utilità in laboratorio di questa modifica consiste nel far esprimere delle proteine, perciò è necessario aggiungere questa coda di Poli a, affinché una proteina venga tradotta in modo efficace e la sua presenza serve anche ad andare ad estrarre mrna, ad esempio usando un primer di timine come esca per andare a recuperare l’mrna in soluzione
3 SPLICING
La terza modifica consiste nello splicing, in cui si rimuovono le sequenze di introni. lo splicing però non ha unicamente questa funzione, poiché è anche in grado di creare proteine che sono isoforme tra loro ma che non contengono gli stessi esoni.
Ciò che differenzia spesso un precursore da un mrna maturo è proprio l’eliminazione degli introni e talvolta anche di alcuni esoni. Questo porta poi alla traduzione di tipi alternativi della proteina ad esempio.
INTRONI ED ESONI ED ESPRESSIONE NELLE PROTEINE
all’interno di un gene si possono trovare due tipi di sequenze:
gli esoni, sequenza effettivamente espresse ma che rappresentano una minima parte del Gene, poiché intervallate da sequenze inespresse gli introni
l’introni, sequenza interposte, non espresse, presente il numero molto maggiore rispetto agli esoni. Non è corretto considerare gli introni privi di informazioni, poiché nelle circa 50/100 paie di Basi all’inizio e alla fine dell’introne, vi sono le cosiddette sequenze consenso di splicing ed una sequenza consenso di acceptor site che segnarono la presenza dei siti di splicing allo spliceosoma che riconosce la sequenza elettronica da rimuovere, giustapponendo i due esoni alle estremità. Le sequenze introniche sono molto importanti, in quanto in caso di cancro alcune mutazioni oncogeniche, anziché essere esoniche sono presenti sui siti di acceptor e donor di splicing e potrebbero alterare la struttura finale della proteina.
le sequenze introniche risultano fondamentali nell’assemblaggio della proteina. queste proteine che tagliano il cuciono sono le snRNP -U1 e insieme ad una serie di molecole di RNA punto queste proteine sono poi quelle che riconoscono effettivamente le sequenze consenso dello splicing. Normalmente riconoscono la sequenza a monte, ovvero il donor site, e la sequenza a Valle, ovvero l’ acceptor site, e poi si muovono lungo tutto l’introne finché non si rincontrano. Quando la snNRP- U1 incontra la snRNP-U2 si riforma un maxi complesso, da cui deriva il segnale, per cui tutto quello che è stato arrotolato rappresenta l’introne, dunque può essere eliminato. (riassumendo una srlp si siede sul donor site e l’altra sulla Sector site e arrotolano tutta la sequenza elettronica che trovano o a Valle o a Monte. Alla fine, una volta eliminata la sequenza intronica, si ha un vero e proprio clivaggio ed una riassociazione delle due sequenze esoniche contigue prima separate dall’introne.). Questo processo avviene in contemporanea su tutti gli introni da rimuovere nei vari trascritti di mrna.
Per una questione economica economica non sempre da un gene deriva una sola proteina, ma può capitare che da un gene si possano ottenere più isoforme di una proteina attraverso lo splicing. se si considera uno stesso gene che codifica per lo stesso pre RNA, a seconda del tessuto osservato, si potranno trovare trascritti maturi differenti. Ciò avviene perché una seconda funzione dello splicing è quella di creare delle isoforme che sono tessuto specifiche È possibile modificare una proteina partendo dal trascritto, rimuovendo negli introni ed eventualmente gli esoni per rendere la proteina la più specifica possibile rispetto alla funzione che deve svolgere in quel determinato tessuto punto.
può anche accadere che lo splicing possa essere caratteristico di alcuni tipi di individui non di altri punto. Ciò potrebbe essere dovuto a particolari polimorfismi, che non sono mutazioni, in quanto i polimorfismi sono più frequenti all’interno di una popolazione e non rappresentano una condizione patologica. In determinate popolazioni il polimorfismo cambia la sequenza con senso dello splicing.
Gli procarioti si definiscono MONOCISTRONICI, poiché da un singolo gene si formano diverse isoforme della stessa proteina.
i eucarioti si definiscono POLICISTRONICI, all’interno del trascritto si trovano già tutte le informazioni per produrre le proteine differenti. Nei procarioti trascritto non subisce modifiche ma agiscono numerosi tipi di operoni.
OPERONI Lac/ Trp
Un operone si definisce come un’unità funzionale presente nei procarioti. Per unità funzionale, si intende il fatto di produrre dallo stesso trascritto tutte le diverse proteine codificanti, invece di produrre diverse forme di una stessa. I geni degli operoni agiscono in epistassi, uno di seguito all’altro. Per parlare di operoni bisogna parlare di molecole regolatrici degli stessi. Negli eucarioti non si è ancora sicuri che si possano trovare.
Le proteine regolatrici si definiscono fattori trans che legano i fattori Cis.
- I fattori trans sono delle molecole, delle proteine
- i fattori cis sono sequenze di DNA
I fattori trans si legano alla sequenza Cis. I primi sono codificati da un gene, ma vanno ad agire su un altro e questo fattore trans, una volta trasformato in proteina, va ad agire su un Cis. questo legame può essere sia inibitorio che attivatorio
Operone lac
Utilizzati nella trascrizione batterica ed è formato da numerose proteine per codificare
Lac controllo della via metabolica del lattosio
Hai promotore che lega fattori di trascrizione per far funzionare la polimerasi e poi hai l’operatore che è sempre una sequenza che può legare repressore e bloccare trascrizione
In questo caso i repressori funzionano in base a presenza o assenza di lattosio. Se hai la presenza di lattosio vai a legare il repressore e il repressore non si può legare almgene, il gene è attivo, i fattori di trascrizione si possono legare al promotore e si produce
Se non c’è lattosio il repressore si lega all’operatore e non puoi trascrivere
Triptofano
Nelloperone trp repressivo, il triptofano ha un ruolo nella repressione di
Se hai triptofano non ne devi produrre, lega il repressore non facendo sintesi, se non c,è non è legato al repressore quindi represso fa cambio conformazionale e produce triptofano
ENANCER E SILENCER
enhancer
Si definiscono enhancer delle sequenze segue che rendono meno accessibile il DNA. si trovano solitamente a monte del promotore fanno sì che una volta che RNA polimerasi si è piazzata sopra il promotore sia più difficile staccarla. gli enhancer agiscono da fattori trascrizionali tessuto specifici.
Gli step iniziali della regolazione sono comuni a tutte le cellule, mentre poi per ogni tessuto avremo sequenze regolatori e specifiche anche in base alla condizione in cui si trova la cellula Il DNA è infatti unico, va utilizzato in maniera diversa a seconda della cellula.
silencer
Si definiscono repressori o silencer alcuni repressori che competono per una stessa sequenza. Essa può essere legata ad in egual misura da attivatori e repressori, quello che cambia è la quantità.
modi di azione:
- l’attività degli repressori è regolata da un altro genere a seconda delle condizioni in cui si trova la cellula.
- mascheramento del sito di attivazione, per cui il primo che arriva si lega il sito e lo occupa impedendo il legame con il competitore
- interazione diretta tra i repressione stesso e il fattore trascrizionale. in questo caso il repressore invece di andare a bloccare il sito attivo dell’attivatore va a legare il fattore di trascrizione e l’attivatore viene scalzato.
