Regolazione genica nei Procarioti, Appunti di Genetica

Scarica Regolazione genica nei Procarioti e più Appunti in PDF di Genetica solo su Docsity! REGOLAZIONE DELL' ESPRESSIONE GENICA NEI PROCARIOTI Regolazione dell'espressione genica = capacità delle cellule di controllare l'espressione dei propri geni per regolare il processo mediante il quale le informazioni dei geni vengono trasformate in proteine (perchè non sempre gli organismi hanno bisogno di tutte le proteine di cui i geni portano l'informazione). Ciò avviene attivando o disattivando i geni a seconda della necessità, in modo da evitare un dispendio inutile di energia e molecole. Bisogna però ditinguere due diverse tipologie di geni: Geni strutturali: codificano delle proteine che li possono attivare o diattivare a seonda chel'organismo ne abbiao meno bisogno Geni costitutivi (housekeeping): codificano per proteine che sono sempre necessarie all'organismo, fondamentali per la crescita e la divisione delle cellule. Si trattaperciò di geni sempre attivi. Nei procarioti la regolazione avviene durante la trascrizione (perchè la traduzione può avvenire immediatamente dopo la trascrizione o anche contemporaneamente, non essendoci alcuna necessità di maturazione dell'mRNA trascritto). Quindi vengono trascritti SOLO i tratti di DNA utili, il compito di intercettare queste sequenze di DNA utili è rivestito dagli OPERONI (dei clusters [gruppi] di geni che codificano per proteine le cui funzioni sono strettamente collegate). Operone = tratto di cromosoma batterico costituito da promotore + operatore + geni strutturali. Il promotore è il sito di attacco della RNA-polimerasi, subito dopo c'è l'operatore a cui si lega la proteina regolatrice che viene attivata e prodotta dai geni strutturali (o regolatori) e che ha il compito di attivare (regolazione positiva) o reprimere (regolazione negativa) l'informazione del gene bersaglio. Regolazione positiva: la proteina regolatrice (attivatore) si lega al sito bersaglio di attivazione e consente all'RNA-polimerasi di iniziare la trascrizione Regolazione negativa: la proteine regolatrice (repressore) si lega al sito bersaglio (operatore) e impedisce all'RNA-polimerasi di iniziare latrascrizione. Regolazione in E.Coli: questo batterio è in grado di crescer in terreno minimo contente solo sali e una fonte di carbonio (solitamenteil glucosio [C6H12O6] ma anche saccarosio, lattosio, aribosio, galattosio...).Per questa ragioe E.Coli possiete delle vie cataboliche con le quali è in grado di metabolizzare tali substrati carboniosi. Tuttavia, per non spendere inutilmente energie, i geni che codificano per gli enzimi in grado di degradare tali zuccheri, vengono attivati solo quando nel terreno è presente il substrato. Un esempio di tale meccanismo è dato dall' Operone LAC, definito operone inducibile perchè è necessaria la presenza di un induttore che inattiva il repressore che altrimenti impedirebbe la trascrizione di quel tratto di RNA da cui viene prodotto l'enzima responsabile dell'ossidazione del lattosio (ciò accade quando nel terreno non è presente il lattosio). Gli enzimi necessari al metabolismo di questo zucchero sono: lattosio permeasi e β-galattoidasi; entrambi i geni per il loro metabolismo appartengono allo stesso operone e per questo sono trascritti nello stesso mRNA POLICISTRONICO. Quindi il meccanismo è di regolazione negativa, perchè il repressore(che viene prodotto dal gene Lac I che non appartiene all'operone) legandosi all'operatore impedisce la trascrizione. MA QUANDO NEL TERRENO E' PRESENTE LATTOSIO, quest'ultimo funge da induttore: il legame che si forma tra l'induttore e il repressore, modifica la struttura tridimensionale della proteina repressore, che in questo modo non è in grado di legarsi all'operatore e si stacca (induzione). A questo punto la RNA-Pol può trascrivere l'operone Lac, producendo gli enzimi per l'ossidazione del lattosio. La regolazione negativa avviene quando nel terreno è presente anche glucosio se pur in piccolissime quantità, che è la fonte rincipale di carbonio per E.Coli, perchè attraverso la glicolisi produce grandi quantità di ATP. MA SE NEL TERRENO VI E' TOTALE ASSENZA DI GLUCOSIO, CON LA SOLA PRESENZA DI LATTOSIO, la regolazione è positiva. Infatti in questo caso vi è formazione di grandi quantità di cAMP (adenilato ciclasi - effettore allosterico) che interagendo con la proteina CAP (Catabolite Activator Protein),si lega ad un sito specifico dell'operone Lac (sito cap) e attiva la trascrizione dell'operone. Tuttavia se nel terreno è presente una maggior quantità di Glucosio, la sintesi degli enzimi per la degradazione degli altri zuccheri viene bloccata o notevolmente dimunuita (essendo il glucosio la fone preferita i carbonio). Questo processo