Regolazione genica nei procarioti ed eucarioti, Appunti di Chimica organica

Scarica Regolazione genica nei procarioti ed eucarioti e più Appunti in PDF di Chimica organica solo su Docsity! LA REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI l'espressione dei geni (cioè la loro traduzione in proteine) è soggetta a meccanismi di REGOLAZIONE GENICA ciò consente alle cellule di produrre all’occorrente le proteine e nella giusta quantità, attraverso l 'attivazione e la disattivazione dei geni. Negli eucariotitali meccanismi consentono alle cellule anche di specializzarsi in tipologie diverse. IL MODELLO DELL'OPERONE La regolazione dell'espressione genica può avvenire in diversi stadi della sintesi proteica: durante trascrizione, durante la traduzione o dopo la traduzione. REGOLAZIONE DURANTE LA TRASCRIZIONE: è un meccanismo importante perché consente alla cellula il massimo risparmio di energia e risorse. Questo meccanismo avviene con il modello dell'operone. Un OPERONE è costituito: ● dai geni che codificano enzimi ● da sequenze di controllo, che ne attivano o inattivano la trascrizione. Esempio l'operone lac in E. coli viene “acceso" o "spento" in base alla presenza o meno del lattosio. Quando il lattosio è disponibile nell'ambiente E.coli deve produrre 3 enzimi che sono codificati da tre geni che devono essere attivati, cioè tradotti in RNA messaggero, Le sequenze di controllo dell'operone si trovano nel cromosoma batterico: ● il gene regolatore, per produrre una proteina con funzione di repressore ● il promotore , il promotore è il sito di legame per la RNA polimerasi ● l'operatore, è il sito di legame per il repressore, Quando manca il lattosio, l'operone lac è "spento": il repressore, legandosi all 'operatore, impedisce la trascrizione dei tre geni e quindi la produzione dei tre enzimi . Quando invece il lattosio è presente, si lega esso stesso al repressore, rendendolo inattivo e consente all'RNA polimerasi di avviare la trascrizione dei tre enzimi . 1. L’operone Lac è un operone inducibile, perché il suo funzionamento è indotto dalla presenza del lattosio, la sostanza da demolire. 2. Altri sono operoni reprimibili, sono sempre attivi e vengono "spenti" quando la sostanza che produce è presente in quantità sufficiente alle necessità cellulari. per esempio, l'operone del triptofano. In mancanza di triptofano, la RNA polimerasi trascrive i geni dell'operone affinché la cellula possa sintetizzare il triptofano. Al contrario, quando il triptofano è presente nella cellula in quantità sufficiente,esso stesso si lega al repressore attivandolo,blocca l'attività della RNA polimerasi. LA REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI Eucarioti:il genoma è più complesso, numero di geni maggiori. Negli eucarioti pluricellulari, tutte le cellule di un organismo possono esprimere i geni in modo differenziale., specializzandosi. Negli eucarioti le cellule hanno una regolazione genica più complessa e può avvenire in diversi stadi della sintesi proteica. IL RIMODELLAMENTO DELLA CROMATINA E I CAMBIAMENTI EPIGENETICI il DNA è impacchettato con gli istoni e altre proteine a formare una struttura detta cromatina. il DNA, avvolto attorno agli istoni, forma i nucleosomi. I nucleosomi = un impedimento alla trascrizione perché il DNA non accessibile alla RNA polimerasi, Per poter trascrivere un tratto di DNA occorre che in quel tratto la cromatina si rimodelli a livello dei nucleosomi, che vengono rimossi. Queste modifiche avvengono prima della trascrizione in un processo chiamato rimodellamento della cromatina . Esistono diversi meccanismi di rimodellamento della cromatia: ● la metilazione delle basi del DNA ● l'acetilazione e la metilazione degli istoni che formano i nucleosomi. L'acetilazione degli istoni rende il DNA trascrivibile; la metilazione impedisce la trascrizione. Attraverso l'acetilazione e la metilazione degli istoni, la cellula può quindi regolare della trascrizione senza modificare la sequenza genica. Le caratteristiche di rimodellamento della cromatina sono ereditabili: per questo sono oggetto di studio dell'EPIGENETICA, la branca della genetica moderna che si occupa di tutte le modificazioni ereditabili . L'INATTIVAZIONE DEL CROMOSOMA X esempio di modifica epigenetica che avviene prima della trascrizione. Agisce su un intero cromosoma invece che sulla cromatina. L'inattivazione del cromosoma X è stata ipotizzata da Mary Lyon . Durante lo sviluppo embrionale di un individuo femminile (con cromosomi sessuali XX) uno dei due cromosomi x non è trascritto, e si condensa in eterocromatina compatta. Esso permette di spiegare l’esistenza di una struttura chiamata corpo di Barr, è visibile come una masserella di cromatina addensata. ● nelle femmine affette da trisomia X (XXX) sono presenti due corpi di Barr. ● è stata provata la presenza di un corpo di Barr negli individui XXY (sindrome di Klinefelter) ● e l'assenza di corpi di Barr nelle femmine X0 (sindrome di Turner), l'inattivazione casuale di uno dei due cromosomi X comporta che le cellule delle femmine dei mammiferi può essere di due tipi: alcune esprimono i geni del cromosoma X di origine materna, altre di quello di origine paterna . L'IMPRINTING GENOMICO costituisce un'ulteriore modalità di eredità epigenetica. I genomi dei due genitori non sono equivalenti dal punto di vista funzionale; ● Si parla di imprinting materno quando la copia di un gene data dalla madre è inattiva ,e viene espresso solo il gene paterno. ● si ha imprinting paterno se la copia paterna è inattiva, e quindi viene espressa solo quella materna. La conseguenza è che i geni soggetti all'imprinting sono espressi come se nella cellula fosse presente solo presente una copia del gene, questo fenomeno può alterare il (pedegree), IL SIGNIFICATO DELL'EREDITÀ EPIGENETICA Attraverso la modulazione dell'attività dei geni per via epigenetica è possibile ottenere risultati di versi senza modificare l'informazione a monte, cioè le sequenze geniche. I tratti epigenetici in quanto producono una variabilità fenotipica che, proprio perché non ha modificato il DNA, diventa reversibile. DURANTE LA TRASCRIZIONE.. LE SEQUENZE REGOLATRICI EI FATTORI DI TRASCRIZIONE