Regolazione genica procarioti ed eucarioti, Schemi e mappe concettuali di Biologia

Scarica Regolazione genica procarioti ed eucarioti e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Biologia solo su Docsity! REGOLAZIONE GENICA NEI BATTERI Principale = controllo trascrizionale, hanno necessità di sintetizzare prodotti proteici necessari in un determinato momento I batteri rispondono ai cambiamenti delle condizioni attivando o disattivando la trascrizione dei propri geni; possibile perché i geni funzionalmente correlati si trovano nel DNA batterico all’interno dello stesso operone = complesso di più geni in serie trascritti da un solo promotore Regolazione trascrizionale, gli operoni 1. controllo negativo —> il batterio regola la repressione della trascrizione, sono coinvolti dei repressori • -> operoni inducibili = la trascrizione è normalmente inattiva, bloccata da un repressore e può essere indotta attraverso degli induttori che staccano il repressore dall’operatore. L’operone viene indotto solo in presenza della macromolecola Tipici delle vie cataboliche, vie di degradazione delle macromolecole Es. Operone lac; regola in base alla presenza o meno del lattosio la trascrizione dei 3 geni coinvolti nel metabolismo ella degradazione del lattosio -> operoni reprimibili = la trascrizione è normalmente attiva, il repressore è inattivo, e può essere repressa attivando il repressore e permettendogli di legarsi all’operatore. Gli enzimi sono attivi ma vengono repressi nel caso in cui ci sia un’abbondanza di prodotto nella cellula e non ci sia più bisogno di produrne altro Tipici delle vie anaboliche, vie di sintesi delle molecole Es. Operone trp; regola in base ai livelli intracellulari di triptofano la trascrizione di 5 geni codificanti di enzimi coinvolti nella sintesi di questo aminoacido controllo positivo —> il batterio regola l’induzione della trascrizione, sono coinvolti degli attivatori • es. operone lac regola in base ai livelli di glucosio intracellulare l’induzione a livelli elevati della trascrizione dei 3 geni coinvolti nel metabolismo del lattosio 2. Regolazione dei geni costitutivi o housekeeping; geni espressi costitutivamente, mantengono la cellula sistemata Regolazione della velocità di trascrizione attraverso la forza dei promotori geni costitutivi il cui prodotto è necessario in grandi quantità hanno promotori forti, trascrivono a velocità elevate • geni costitutivi il cui prodotto è necessario in piccole quantità hanno promotori deboli, trascrivono a velocità ridotte • 3. Regolazione traduzionale, viene regolata la velocità di traduzione dell’mRNA 4. Controlli post tradizionali, viene regolata l’attivazione o un’attivazione di un enzima Es. Inibizione da feedback Il prodotto finale di una via metabolica agisce da inibitore dell’intera via legandosi all’enzima che catalizza la prima reazione Controllo mediato da riboswitch Un operone è costituito da: geni strutturali che codificano per proteine ad attività enzimatica • sequenze di DNA responsabili della regolazione della trascrizione • dell’opera e stesso Oltre al promotore ci possono essere altri 2 tipi di sequenze regolatrici: operatori: sequenze di DNA su cui si legano repressori inattivando la trascrizione • attivatori: sequenze di DNA su cui si legano attivatori inducendo la trascrizione • Operone lac 3 geni strutturali: lacZ, lacY, lacA e codificano rispettivamente per β-galattosidasi, lattosio permeasi, galattoside transacetilasi Vengono prodotte 3 proteine separate, ma essendo a valle di un unico promotore viene trascritto un unico mRNA Operatore: porzione di DNA a monte dei 3 geni e a valle del promotore, sequenza regolatrice di DNA su cui si lega o meno in base alle situazioni una proteina repressore -> questo legame blocca la trascrizione dell’ operone CONTROLLO NEGATIVO INDUCIBILE Il gene per la proteina repressore non fa parte dell’operone, le condizioni ambientali sono: assenza di lattosio —> condizione ambientale che non prevede la necessità per la cellula di produrre i 3 enzimi necessari a metabolizzare lattosio. In questi casi la • proteina repressore espressa costitutivamente si lega all’operatore e reprime la trascrizione dei tre geni presenza di lattosio —> condizione ambientale che comporta la necessitò di sintetizzare i 3 enzimi dell’operone lac. In questi casi parte del lattosio presente nella • cellula viene trasformata nell’isomero allolattosio che induce la trascrizione dell’operone lac perché si lega al repressore e lo inattiva CONTROLLO POSITIVO Altra sequenza regolatrice: sito di legame per la proteina CAP, proteina attivatrice del catabolita e si trova all’interno o vicino al promotore. Il legame della proteina CAP con il suo sito di legame promuovere la trascrizione aiutando la RNA polimerasi a legarsi più efficacemente al promotore; il sito di legame per la proteina CAP è implicato nella regolazione a controllo positivo dell’operone lac Condizioni ambientali sono: alti livelli di glucosio • bassi livelli di glucosio • Il metabolismo del glucosio per la cellula è meno dispendioso del metabolismo del lattosio, per cui la cellula batterica preferisce usare prima il glucosio come fonte di energia Condizioni ambientali con alti livelli di lattosio e contemporanea presenta di: alti livelli di glucosio • Il batterio preferisce usare il glucosio come fonte di energia: la proteina CAP attivatrice del catabolita è inattiva e l’RNA polimerasi non si lega efficientemente al promotore dell’operone lac. La trascrizione dei 3 geni può avvenire ma solo a bassi livelli bassi livelli di glucosio • Il batterio deve usare per forza il lattosio e quindi attiva la trascrizione dei 3 geni attraverso l’AMP ciclico = molecola i cui livelli aumentano quando la cellula si impoverisce di glucosio. Il legame dell’AMP ciclico con la proteina CAP la rende attiva, il complesso CAP-AMP è in grado di legarsi al sito di legame per il CAP. Questo legame provoca una curvatura della doppia elica del DNA che comporta che l’RNA polimerasi riesca a legarsi più efficacemente al promotore. Operone trp 5 geni strutturali: trpE, trpD, trpC, trpB, trpA e codificano per i 5 enzimi della via biosintetica del triptofano Vengono prodotte 5 proteine separate, ma essendo a valle di un unico promotore viene trascritto un unico mRNA Operatore: porzione di DNA a valle del promotore Il gene repressore si trova a monte e a distanza del promotore; la proteina repressore viene tradotta in uno stato inattivo e così non può legarsi all’operatore del promotore trp. Per legarsi deve essere attivata dal legame con un corepressore: il triptofano stesso quando presente in eccesso Le condizioni ambientali sono: bassi livelli di triptofano • C’è bisogno di produrre più triptofano, la proteina è inattiva e non può impedire la trascrizione dei 5 geni che codificano per la via biosintetica del triptofano; gli enzimi vengono sintetizzati e il triptofano prodotto alti livelli di triptofano • L’aminoacido è in eccesso e la sua sintesi può essere interrotta. Una molecola di trp si lega alla proteina repressore e funziona da corepressore. Questo legame rende il repressore attivo che può legarsi all’operatore per impedire la trascrizione dei 5 geni.