Regolazione genica nei procarioti, Appunti di Biologia

Scarica Regolazione genica nei procarioti e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! ESPRESSIONE GENICA NEI PROCARIOTI: I Geni trasportano informazioni con diversa importanza, che vanno espressi con diversa frequenza: - geni costitutivi non si può fare a meno della loro espressione costante. - geni inducibili a seconda della situazione può essere “modulata” la loro espressione, alcuni in condizioni normali sono totalmente spenti, ma possono essere attivati. - geni reprimibili a seconda della situazione/ambiente possono essere spenti più o meno temporaneamente (a seconda di quanto tempo posso passare prendendo x da un’altra parte prima di esaurire la risorsa e dover tornare a produrlo), normalmente sono sempre attivi. PRINCIPIO DI MASSIMA ECNOMIA CELLULARE: (1” metodo di regolazione genica) Se sono in una situazione in cui c’è un’abbondanza di proteine che normalmente mi devo produrre da solo, finchè non esaurisco questa nuova riserva non c’è più bisogno che produca questa proteina, ma per risparmiare più energia possibile invece che bloccare semplicemente la produzione della proteina, blocco direttamente la trascrizione dei geni che servono per produrla. → Agire in modo da non compiere alcuna operazione non indispensabile PROMOTORI (): Sequenze che si trovano a monte di un determinato gene per regolarne l’espressione, sono degli “interruttori” che permettono, quando sono accesi, all’enzima trascriptasi di trascrivere il gene; nei procarioti un promotore regola l’espressione di una sequenza di geni associati (negli eucarioti c’è un promotore a gene). I promotori contengono al loro interno elementi UP (Upstream Promoter element) e sequenze consenso. Nei procarioti si attivano in relazione alla presenza di una data sostanza/substrato sequenze geniche responsabili di un’intero metabolismo (produzione di enzimi molto complessi), queste sequenze di geni contigui associati si chiamano Operoni (→) responsabili per esempio di vie cataboliche, la cui attivazione è indotta dalla presenza di un substrato che interagendo con l’operatore* attiva il promotore, (es. catabolismo del lattosio) o anche di vie anaboliche, che invece vengono represse dalla presenza del prodotto finale che interagendo con l’operatore* disattiva il promotore, (es. sintesi del triptofano). * Vicino al promotore o al suo interno sono presenti siti di controllo denominati operatori (siti di legame) dove si legano specifiche proteine che impediscono/regolano l’accesso della RNA-Polimerasi al DNA, comportandosi da repressori, nel caso in cui l’impediscono, o da attivatori nel caso in cui la favoriscono (questi si legano a operatori diversi). Inoltre la repressione può essere regolazione positiva se un repressore si lega ad un sito di un Operone attivo, inducendo il Promot. a disattivarlo, o regolazione negativa se l’Operone è bloccato da un repressore che un determinato segnale/sostanza/substrato reprime, liberando l’Operatore e inducendo il Promotore a riattivare l’Operone. esempi: 1) Regolazione dell’Operone del lattosio: Lac E’ un operone inducibile negativo, la sua produzione permette di ricavare glucosio dal lattosio, ma normalmente non c’è bisogno di fare questo procedimento per questo è per la maggior parte del tempo disattivato dal repressore Lac. geni modulari i batteri sono molto bravi a modulare le loro interazioni attraverso diversi fattori di controllo In mancanza di Glucosio si ricorre alla via del lattosio che inizia proprio perché la presenza del lattosio induce la repressione del repressore Lac, riaccendendo il Promotore che attiva l’Operone Lac (la trascriptasi può di nuovo trascriverlo il mRNA con cui i ribosomi creeranno le proteine necessarie per digerire il lattosio e ricavarne zucchero), in pratica il lattosio all’interno della cellula si rompe quasi subito in sottoprodotti zuccherini più semplici (per via di una minima parte di enzimi digestivi sempre presenti) che però tendono a riunirsi subito, ma non sempre riescono a riunirsi nel modo corretto e spesso invece che il lattosio formano l’Allolattosio che fa da enzima repressore del repressore dell’Operone Lac, in quanto si lega al suddetto repressore Lac impedendogli di legarsi a sua volta all’Operatore (in realtà il repressore ingarbuglia i filamenti di DNA impedendo alla trascriptasi di scorrere). 2) Regolazione dell’Operone del triptofano E’ un operone reprimibile negativo, normalmente è sempre attivo e produce, ma quando per motivi esterni c’è un’abbondanza di quello che sarebbe il suo prodotto, che dunque non è più necessario produrre per un po’, viene represso da un repressore normalmente inutile che produce sempre, ma non è in grado di legarsi con niente, che però in presenza di una grande quantità di triptofano si lega con quest’ultimo cambiando struttura e diventando in grado di reprimere il Promotore dell’Operone del triptofano (il prodotto funge da Corepressore), finch’è la percentuale di triptofano nella cellula rimane alta ci saranno i repressori a reprimerne la produzione, man mano che questa diminuisce sempre più repressori perderanno la capacità di reprimere e ricomincerà gradualmente la sua produzione. 3) Regolazione di operoni positivi Quando c’è necessità d’incrementare la produzione di una sostanza, mentre negli eucarioti ci sono delle sequenze di DNA apposite, nei procarioti è tutto regolato dalle concentrazioni di molecole. L’AMP Ciclico (ATP – 2P + Enzima) è in concentrazione inversa a quella del glucosio, poiché il glucosio è il repressore dell’enzima che lo compone, la proteina CRP invece è una proteina recettrice del cAMP e fa da fattore aplificante in quanto quando c’è poco cAMP (e dunque molto Glucosio) ci sono poche CRP attive, quando invece c’è carenza di Glucosio e dunque ci sono molti cAMP di conseguenza si attivano molti CRP che fungono da segnale d’attivazione per l’Operatore Lac, così che si metta a produrre Glucosio anche lui per sopperire alla mancanza. DIFFERENZE TRA UN GENOMA PROCARIOTICO ED UNO EUCARIOTICO: Nei procarioti: - Ci sono pochi geni rispetto agli eucarioti - I geni sono correlati sequenzialmente, mentre negli eucarioti sono solitari e, spesso, per lʼespressione di un singolo carattere, è necessario attivarne diversi che possono essere posti sullo stesso cromosoma o su differenti - C’è unʼunica RNA-Polimerasi trascrittrice del DNA, mentre negli eucarioti si hanno tre tipi di Rna Polimerasi (I, II, III) che riconoscono altrettanti differenti promotori genici - LʼRNA-Polimerasi riconosce immediatamente il promotore, mentre negli eucarioti il collegamento tra RNA-Polimerasi e promotore è mediato dallʼintervento preliminare di numerose proteine (fattori di trascrizione) - Non esistono sequenze nucleotidiche supplementari che regolano il tasso di trascrizione genica (intensificatori)