Regolazione espressione genica procarioti, Sintesi del corso di Biologia

Scarica Regolazione espressione genica procarioti e più Sintesi del corso in PDF di Biologia solo su Docsity! I geni presenti nel genoma determinano l'ESPRESSIONE GENICA che si verifica in: Trascrizione = le informazioni geniche del DNA sono trascritte in mRNA- Traduzione = le cellule usano mRNA per guidare la sintesi proteica- A parte i pochi geni sempre attivi e espressi (housekeeping) perché codificano per enzimi fondamentali, REGOLARE ESPRESSIONE GENICA riguarda il fatto di esprimere/non esprimere/modulare lo stato di attivazione dei geni che codificano per prodotti con funzioni specializzate. Permette alle cellule di: Adattarsi agli stimoli (condizioni ambientali o livello sviluppo organismo) e non sprecare risorse - Differenziarsi --> acquisire ruolo specializzato nel proprio tessuto o organo. Rimangono solo poche cellule staminali che non hanno un compito specifico se non quello di riprodursi. Quando la regolazione dell'espressione genica è iniziata, però, la cellula non riesce a tornare indietro. - La regolazione dell'espressione genica è diversa tra eucarioti e procarioti e, ovviamente, è più semplice nei procarioti perché ancestrali. LA REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA NEI PROCARIOTI Nei procarioti, la regolazione dell'espressione genica inizia col legame tra RNA polimerasi e 2 sequenze consenso, poste prima del promotore, che garantisce il posizionamento corretto dell'enzima. Questo legame è controllato da: fattore sigma e proteine regolatorie. Fondamentali nella regolazione dell'espressione genica sono gi OPERONI, sequenze di DNA complesse con sotto-sequenza specifiche di geni che controllano la sintesi di proteine (enzimi) impiegate tutte nella stessa via metabolica. Un operone è formato da sequenze di geni: P = promotore, sequenza di DNA affine alla RNA polimerasi per la trascrizione• O = operatore, sequenza di DNA affine ai repressori• Geni strutturali = sequenze di DNA (geni) che codificano per enzimi necessari allo svolgimento del processo (via metabolica). Una mutazione di questi enzimi strutturali determina un deficit metabolico • Ogni batterio, quindi, ha i suoi operoni e i 2 studiati sono solo quelli più diffusi: l'operone LAC e il TRIPTOFANO OPERONE LAC (inducibile) Escherichia coli SENZA LATTOSIO Al promotore si lega la RNA polimerasi che trascrive l'mRNA. L'mRNA del repressore viene tradotto dai ribosomi e produce le proteine repressore --> GENI REGOLATORI LAC 1. Il terminatore segna la fine di questo processo e il distacco dell'RNA polimerasi che, immediatamente, si attacca al promotore dell'OPERONE LAC (secondo) 2. Il problema è che le proteine repressore si attaccano all'operatore e impediscono la trascrizione dell'mRNA. 3. L'RNA polimerasi è pronta a trascrivere ma siccome c'è il repressore che esercita un certo ingombro sterico la trascrizione viene bloccata e non può iniziare la trascrizione 4. La trascrizione dei geni strutturali, quindi, non avviene perché per la cellula sarebbe uno spreco di risorse produrre enzimi per digerire il lattosio che non è presente nel terreno (metabolicamente vantaggiosa) Escherichia coli CON LATTOSIO Al promotore si lega la RNA polimerasi che trascrive l'mRNA. L'mRNA del repressore viene tradotto dai ribosomi e produce le proteine repressore --> GENI REGOLATORI LAC 1. Il terminatore segna la fine di questo processo e il distacco dell'RNA polimerasi che, immediatamente, si attacca al promotore dell'OPERONE LAC (secondo) 2. Il lattosio (induttore), nel frattempo, si è attaccato alle proteine repressore e queste non possono legarsi all'operatore 3. Inizia la trascrizione dei 3 geni strutturali che, poi, vengono tradotti ed esprimono enzimi del metabolismo del lattosio: Beta-Galattosidasi --> idrolizza il lattosio in glucosio e galattosio (metabolizzati con glicolisi)○ Permeasi --> proteina di trasporto della membrana plasmatica che porta zucchero nella cellula ○ Transacetilasi --> beta-galattosidasi che isomerizza il lattosio in allolattosio (produce induttore)○ 4. Il processo termina con l'ultimo terminatore5. OPERONE TRIPTOFANO (reprimibile) Il TRP, un amminoacido non essenziale perché c'è gene che codifica per sua produzione, viene prodotto costantemente dalla cellula quindi il suo operone è sempre attivo. In caso l'amminoacido si accumuli, però, l'operone può essere inattivato. NO TRIPTOFANO in eccesso Vengono prodotte proteine repressore inattive dal gene regolatore1. La trascrizione non è repressa e la RNA polimerasi trascrivi geni strutturali2. I geni strutturali vengono tradotti negli enzimi A, B, C, D e E necessari alla produzione (via anabolica) del triptofano 3. SI TRIPTOFANO Vengono prodotte proteine repressore inattive dal gene regolatore1. Se il triptofano è già presente nel terreno si lega al repressore che cambia forma e si lega all'operatore2. Il repressore attivo blocca l'mRNA polimerasi impedendo la trascrizione dei geni strutturali e quindi la sintesi dei cinque enzimi coinvolti nella produzione del triptofano. 3. (P) Regolazione espressione genica nei procarioti martedì 28 marzo 2023 13:16 Genetica SCHEMI Pagina 1