RNA nei procarioti ed eucarioti Flashcards
struttura tipi e proprietà
RNA polimerasi batterica e fattori associati
L’RNA polimerasi batterica è fatta da un nucleo o (core) dell’enzima e da un fattore di trascrizione chiamato fattore sigma e insieme queste formano l’oloenzima. In alcuni DNA è presente l’elemento UP al quale si lega la subunità alfa ch epresente il CTD.
il complesso è fatto da due subunità alfa 1 subunità beta una beta primo e sigma
la RNA polimerasi batterica ha anche funzione ELICASICA
a valle agisce una toposiomerasi e dopo la trasvcrizione la RNA polimerasi allontana il filamento di RNA permettendo la rinaturazione del DNA.
la RNA polimerasi è una sola ma esistono più fattori sigma in grado di riconsocere vari promotori
non ha bisogno del primer per sintetizzare RNA
Unità di trascrizione
il promotore può essere posizionato su uno dei due filamenti o sull’altro dipende dal suo orientamento
gli mRNA nelle cellule procariotiche sono detti policistronici poichè contengono geni controllati dallo stesso promotore
fasi della trascrizione procariotica
nell’inzio sono riconosciute le sequenze consenso del promotore e si denatura il DNA che si apre formando la bolla di trascrizione il fattore sigma si stacca dopo 10 nt e questo forma il complesso chiuso della rna polimerasi che permette l’inizio tuttavia inizialmente avviene un processo chiamato sintesi abortiva
ch econ un accartocciamento dell’rna permette di legare correttamemt ela sequenza promotore.
nell’allungamento la dna polimerasi e la bolla si muovono lungo il DNA espandendo la catena d iRNA, esistono dei fattori di allungamennt Greb e greA che velocizzano il processo
La trascrizione produce superavvolgemnti negativi indietro e ositivi in avanti che richiedono l’intervento delle topoisomerasi
Sequenze consenso dei batteri
la RNA polimerasi batterica si lega a delle sequenze promotore e copia il DNA a partire dal punto di insizio della trascrizione
in particolare si lega alle sequenze -10 e -35 con una alfa elica e all’altra con un motivo elica giro elica.
la RNA polimerasi ha anche una attività di proofreading che può agire in due vie:
o con un editing pirofosfolitico dove reincorpora due gruppi fosfato e rimuove il nucleotide errato
oppure mediante editing idrolitico cioè l’enzima torna indietro di alcune basi e taglia un piccolo frammento di RNA che contiene il nucleotide errato.
Tutte queste reazioni necessiatano di ioni come Mg2+
meccanismo di terminazione trascrizione nei batteri
in prossimità di un sito di stop, si rilega il fattore sigmae l’rna viene rilasciato.
abbiamo due tipi di terminatori
i terminatori intrinseci che non necessiatano di cofattori e si basano solo sulla sequenza dell’RNA trascritto
e ii terminatori RHo dipendenti nelle ci sequenze è presente una sequenza chiamata RUT upstream alla terminazione che è solitamente ricva di citosina e povera in guanina
rho funziona come una elicasi RNA dioendente che lega la sequenza rut, scorre sull’Mrna fino a raggiungere e staccare la rna polimerasi. In questo processo però è necessario che la RNA polimerasi rallenti.
Nellla terminazione rho indipendente si forma invece nell’RNA a causa di una sequenza di poliU e da una regione complementare di GC all’interno della sequenza, una struttura a forcina che porta al distacco della RNA polimerasi batterica.,
La terminazioen batterica può essere modulata tramite proteine anti terminazione che consentono all’RNa polimerasi di procedere oltre il sisto di terminazione
oppure mediante attenuazione, cioè all’imnizoo della unità trascrizionale possono essere presenti dei terminatori intrinseci
la trascrizione è un processo molto meo accurato della replicazione
infatti un errore nella replicazione porta a tutte proteine mutate
un errore nella trascizone porta solo ad 1 proteina mutata.
nei procarioti l’rna è subito tradotto in proteina e i geni sono organizzati in operoni
Inibitori della trascrizione batterica
Uno degli inibitori della trascrizione è la ALFA-AMANTININA proveniente d un fungo ch eclpisce soprattutto il trattto gastrointestinale e porta ad un avvelenamento del fegato che richiede il suo trapianto
Livelli di regolazione
scelta della subunità sigma
repressori trascrizionalei
attivatori
attenuazione ( repressione cotrascriionale)
più operoni costituiscono i REGULONI NETWORK che costituiscono la base per il coordinamento dell’espressione genetica batterica.
Operone LAC
fu studiato da jacob e monod mediante mutagenesi
è un esempio di operone inducibile
in assenza di glucosio, il batterio è riscco di AMP ciclico sintetizzato dalla adenilato ciclasi e questo stimola l’uso del lattosio
La proteina CAP lega il cAMP e si lega al sito per CAP che favorisce l’attacco della RNA polimerasi. Il sito Cap è attivo solitamente nei geni che non contengono l’elemento UP infatti al sito Cap si lega la CTD della subunotà alfa. Cap può legare il Dna mediante un motivo elica giro elica così come il repressor e(il resto lo sai)
Jacob e monod per capire se il gene ad esempio della betagalattosidasi fosse acceso o spento, utilizzarono X gal come substrrato e se questo veniva idrolizzato dalla beta galattosidasi, il porodooto di reazione diventava blu formando sul vetrino colonie blu.
oppure usarono l’isopropil-tio-galattoside che non veniva digerito e induceva l’accensione del gene.
la sequenza operatore è fatta da una sequenza palindromica di 21 paia di basi che lega il repressore in forma dimerica impedendo il legame della RNA polimerasi
il repressore si lega all’operatore mediante un mtivo elica giro elica con una delle due alfa eliche che si lega sul solco maggiore e grazie alla presenza di siti palindromi, il repressore può dimerizzare
i due dimeri in particolare per il conrollo negativo, legano un sito 01 e un sito 03 ( secondari dell’operatore E IL REPRESSORE TERTRAMERICO FORMA UNA STRUTTURA AD ANSA SUL dana impedendo alla RNA polimerasi di legarsi
Operone trP
è un esempio di operone reprimibile
il tripstofano agisce da corepressore
oltre alla regione dell’operatore, l’operone TRP presenta una regione leader che contiene al suo interno la sequenza attenuatore
la sequenza leader è divisa in 1 ricca di codoni che codificano per l’amminoaciso triptofano e di 2-3-4 che sono porzioni regolatorie dell’attenuatore
la trascrizione procede e nel mentre avviene la traduzione che inizia sul peptide guida ma si arrwsta per mancanza di triptofano. In assenza di sintesi proteica quindi poichè il triptofano è presente , si ha la prematura terminazione della trascrizione poichè si appaiano le regioni 1-2 e 3-4 che impediscono il proseguire della trascrizione
ad elevate concentrazioni di Trp non si appaiano 1-2 ma si appaiano 3-4
a basse concentrazioni di Trp la forcina 3-4 non si forma in quanto la seauenza leader sintetizzata blocca il passaggio del ribosoma facendo appaiare 2-3
l’attenuazioen è un meccanismo molto più fine della reglazione
Operone arabinosio
è un esempio di operone inducibie
Categorie di RNA negli eucarioti
ad esempio i ribozimi
La RNAsi P è ubiquitari ed è coinvolta nella matiraione dell’estrimità 5’ dei tRNA. wuesti possono tagliare i substrati anche in assenza di proteine se sono present ioni positivi che neutralizzano i fosfati negativi
le RNAsi HRP sono necessarie alla replicazione invece del DNA mitocondriale
gli introni di tipo I
e gli introni di tipo II
ci sono poi i riboszimi chaiamati hammerheadi i quali hanno una struttura formata da 3 bracci e una parte non appaiata che è solitamente presente nei viroidi delle piante che i propagano mediante autoidrolisi di un precursore più lungo favorita da un taglio che avviene mediante l’ausilio di uno ione magnesio che deprotona l’oH e permette la formazione del fosfato ciclico sull’mrna effettuando quindi il taglio
Struttura e funzione della RNA polimerasi eucariotica, il CTD
Il C terminale subisce una forsforilazione catalizzata da TF2H e altre chinasi e viene forsforilata durant ela fase di allungamento e questo ermette di reclutare alcuni enzimi che permettono ad esempio il cappijngg e la poliadenilazione
quando rna pol2 viene rilasciata è anche defosforsilata
Ulteriori fosforilazioni del CTD sono necessarie nel processo di sintesi abortiva
nel processo di trascrizione gli istoni sono transientemente rimossi
Caratteristiche dei 3 promotori delle 3 polimerasi
Negli eucarioti abbiamo 3 diverse RNA polimerasi:
RNA polimerasi 1 trascrive tutti i geni per l’rRNA 28 S 18S e 5,8S tranne il 5S e si trova nel nucleolo
Rna polimerasi II trascrive gli mRNA alcuni snRNA, trascrive Mirna si RNA e lnCRNA e si trova nel nucleoplasma
l’RNA Polimerasi II invece trascrive tutti i geni per i tRNA, per l’rRNA 5S alcuni miRNA e snRNA si trova nel nucleoplasma
ognuna di queste ha un diverso promotore
il promotore pr la RNA polimerasi 1 presenta tutti i geni per i vari rRNA separati da DNA spaziatore, ed è costituita da due regioni: una che si sovrappone a punto di insizio e un elemento a monte chiamato upe
nella formazione del complesso di inizio dellapol 1 sono necessari i fattori UBF e SL1 dove UBF interagisce con l’elemento UCE e comn il promotore ed è altamente forsforilata, SL1 invece contiene una TATA Binding protein e altri fattori come TAF
una volta posizionati UBF legandosi dia a UCE che al core del DNA contatta POL1 che sintetizza RNA. gli spaziatori trascritti sono ad esempio ETS ITS1 e ITS2 e sono tagliate dai snoRNA. L’RNA 18S è necessario per la subunità piccola del ribosoma. 5,8 S 28S e 5S sono necessari alla subunità ribosomiale grande. Le snoRNA possono si aeffettuare tagli sia metilae ribosfio o produrre pseudouridina che deriva dall’uridina per mezzo di un enzima chiamato pseudouridina sintasi. Queste modificazioni sono necessarie a far formare all’rRNA le conformazioni per il ribosoma
Il promotore della RNA polimerasi 3 invece usa dei promotori interni che sono sono presenti nei trascritti e ha un promotore per l’rRNA 5S e uno per i tRNA, e un terzo promotore che contiene l’elemento TATA ed è necesario alla formazione di snRNA. Nell’uomo ci sono circa 497 geni per i tRNA di cui molti sono isoaccettori. i geni per i tRNA sono organizzati in cluster e molti sono presenti sul cormosoma 1 e sul cromososma 6. nel primo tipo di promotore per gli rRNA ci sono due siti boxA e boxB a valle del punto di inizio. Il fattore TF3A si può legare con un dominio a dita di szinco sul boxA richiamando TF3c che richiamam TF2B sul punto di insizio e la componenete TBP recluta la rna Polimerasi 3.
nel caso del promotore per i tRNA i Bx sono boxA e BoxB. ed inqueto caso TF3 C si lega a boxA e boxC richiamando TF3B che richiama la RNA polimerasi 3
Nelcaso del promotore della RNA polimerasi 3 per i snoRNA questi presentano elementi a monte che sono Oct PSE e TATA che permette il legame della TBP e quindi può richiamare i fattori TF3B della rna polimerasi 3.
dopo l’avvicinamento di TF£B tutti gli altri fattori si allontanano.
Macchinario basale della trascrizione
negli eucarioti l’unità trascrizionale è fatta da un promotore sequenze UTR all’estremità 3’ e 5’ e una regione terminatore
per l’inizio dell atrascrizione sono necessari i cosideetti TF che per RNA polimerasi 2 sono TF2
un TF molto importante è TF2D che contiene il TBP cioè tata binding protein che permette la formazione di una sella di DNA pieandolo.
Inizialmente nella trascrizione avviene il legame di TF2D dopodichè si associa prima TF2A poi TF2B dopodichè RNA polimerasi si associa insieme a TF2F poi TF” e ed infine TF2H
affinchè poi inizi la trsscrizione di RNA pol2 è necessario che la coda CTD sia frsforilata
ci sono fattori come TF2S i quali stimolano l’allungamento e facilitano la correzione di bozze ad esempio stimolano le RNAsi a rimuovere i nucleotidi errati
