Scarica Regolazione genica nei Procarioti e più Appunti in PDF di Microbiologia solo su Docsity! REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI: A COSA SERVE? La sua finalità è quella di rispondere rapidamente ai cambiamenti ambientali, adottando il risparmio energetico, evitando sprechi di risorse ed energia. Alcuni geni sono regolati, con meccanismo individuale di induzione o repressione. Nella regolazione genica, abbiamo tre livelli: - Da DNA a RNA, ovvero una regolazione della trascrizione, della sintesi dell’mRNA. - Da DNA a PROTEINA, una regolazione post trascrizionale, che controlla la stabilità dell’mRNA. - PROTEINA, una regolazione post traduzionale, che regola la stabilità della proteina o l’attività enzimatica. Nei procarioti ci sono gli OPERONI, ovvero un gruppo di geni localizzati in una stessa regione genomica, vengono trascritti tutti insieme in un singolo RNA, detto appunto RNA POLICISTRONICO. Esso è sotto il controllo di un'unica regione regolatrice. I geni che appartengono all’operone sono correlati funzionalmente, in modo che la loro espressione possa essere regolata in maniera concertata. Non tutti i geni sono organizzati in operoni, alcuni sono in unità singole, con unità trascrizionali singole e originano un RNA monocistrionico. RNA POLIMERASI: enzima responsabile del processo di trascrizione tra DNA e RNA. L’enzima RNAP ha due forme: - Nucleo enzimatico detto CORE, responsabile dell’attività polimerasica dell’enzima, esso allunga RNA. Consiste di due subunità a (2) b, b’. - OLOENZIMA, detto anche fattore sigma, indispensabile per legare il DNA in punti specifici detti PROMOTORI. Le fasi della trascrizione in sintesi sono molto semplici, in parole povere: - FATTORE SIGMA riconosce il promotore, NON partecipa all’elongazione. Trascrizione inizia e il fattore sigma viene rilasciato. - Trascrizione termina in siti specifici, chiamati TERMINATORI DELLA TRASCRIZIONE. Al termine si rilascia RNA POLIMERASI e RNA. - Procede da 5’ a 3’ TIPI DI TERMINATORI DELLA TRASCRIZIONE (due tipi) - Terminatori INTRINSECI nella sequenza di DNA sono presenti sequenze ricche di G-C seguite da sequenze ricche di A-T. in seguito alla trascrizione del DNA in RNA, il filamento singolo di RNA forma una “forcina” nel segmento appena trascritto seguito da una serie di residui di uridina. La fornica induce il rilascio della polimerasi. (in pratica la regione di poli-U serve a “indebolire” l’interazione DNA-RNA) - Terminatori RHO-DIPENDENTI (o altre proteine specifiche) la proteina Rho si lega a sequenze specifiche sull’RNA sintetizzato (chiamati siti rut), in seguito la proteina Rho si muove verso la RNA POLIMERASI e la raggiunge, poi Rho indebolisce l’interazione della RNAP con DNA e RNA e promuove la dissociazione del complesso. ORA IN QUESTO APPUNTO RIASSUMERO’ ALCUNI ESEMPI RELATIVI ALLA REGOLAZIONE GENICA. LIVELLO 1, OVVERO DA DNA A RNA, regolazione della trascrizione (sintesi mRNA) FATTORI SIGMA Il fattore sigma determina il riconoscimento specifico del promotore. Ne esistono di vari tipi. Il fattore sigma 70, anche detto RpoD, detto anche sigma vegetativo, trascrive la grande maggioranza dei geni. Esistono anche altri fattori sigma, detti sigma alternativi, il cui compito è trascrivere determinati gruppi di geni in risposta a specifici stimoli. Ciascuno di essi è responsabile per il riconoscimento di uno specifico gruppo di geni. Quindi in sintesi, i diversi fattori sigma, quando espressi, competono con il sigma vegetativo (costitutivo, in altri termini “espresso di default”), per il legame con RNAP core. Dove è la specificità di questi diversi fattori sigma? Si trova nella specificità dei promotori. I promotori regolati da questi fattori sigma sono appunto caratterizzati da sequenze consenso completamente diverse. Prima di affrontare questo argomento, è fondamentale la definizione di cambiamento allosterico: modificazione strutturale reversibile delle proteine. REGOLAZIONE TRASCRIZIONALE ATTRAVERSO PROTEINE REGOLATRICI Questa regolazione funziona con l’ausilio di regolatori trascrizionali che riconoscono e legano specifiche sequenze del DNA. (spesso sono proteine omodimeriche) costituite da due proteine unite da legame proteina-proteina, contengono due domini: una per interazione con l’altra proteina, e una per il legame al DNA.) Le proteine possono agire in due modi diversi: - CONTROLLO NEGATIVO repressori trascrizionali (repressione o induzione) - CONTROLLO POSITIVO attivatori trascrizionali Vediamo ora nel dettaglio il controllo negativo nel caso della repressione. In estrema sintesi diciamo che dei geni normalmente espressi, vengono repressi. Generalmente è coinvolto un operone (leggi pagina precedente per maggiori dettagli), responsabile di una via anabolica normalmente attiva, che viene inattivata dalla presenza di una molecola co-repressore (formata dall’attività dell’operone stesso, dall’enzima codificato della via anabolica). Possiamo schematizzare che il co repressore si lega al repressore e questo legame aumenta l’affinità per il legame del repressore al DNA. (In parole povere l’insieme repressore- corepressore blocca l’avanzare della RNAP (RNA POLIMERASI), la quale è impossibilitata a trascrivere i geni. Ora vediamo sempre il controllo negativo, ma nel caso dell’induzione. In sintesi, possiamo dire che dei geni non espressi vengono attivati.
