Trascrizione e regolazione della trascrizione, Appunti di Citologia

Scarica Trascrizione e regolazione della trascrizione e più Appunti in PDF di Citologia solo su Docsity! TRASCRIZIONE CENNI STORICI - anni ’40: George Beadle e Edward Tatum rivelano sperimentalmente una relazione diretta un genere-un enzima utilizzando la muffa del pane Neurospora crassa. Avevano irradiato con raggi x le spore di questa muffa e poi incrociato queste spore con spore che non avevano ricevuto irraggiamento. (ricevono nobel nel 1958) - Anni ’50: Pauling e Ingram riformulano la teoria in un gene-una proteina studiando la mutazione dell’emoglobina nell’anemia falciforme. 1. TRASCRIZIONE di una sequenza nucleotidica di DNA (gene strutturale) in maniera complementare -> sintesi di un filamento di mRNA 2. mRNA va nel citosol e viene tradotto in proteina nella fase della TRADUZIONE Risultato finale: da una sequenza nucleotidica si ottiene una sequenza amminoacidica. La direzionalità del flusso del DNA all’RNA alle proteine è noto come il dogma centrale della biologia cellulare Si pensava che questo processo non fosse reversibile MA poi è stato scoperto un processo di retro reversibilità. Le cellule eucariotiche non sono in grado di fare questo processo mentre si può fare grazie ad un enzima retro- trascrittasi. Alcuni virus hanno questa capacità (retrovirus) es. virus HIV. Contiene RNA (a polarità positiva) come genoma e quando avviene un’infezione questo RNA si comporta come mRNA e può essere quindi tradotto in proteine dalla cellula. Tra queste proteine sintetizzate dalla cellula infetta c’è anche la trascrittasi inversa che retrotrascrive l’mRNA virale e lo trasforma in DNA -> il DNA è in grado di inserirsi ed entrare nel genoma. Una volta nel genoma esso diventa uno dei tanti geni presenti nella cellula che vengono poi tradotti continuamente in proteine virali -> il genoma viene trasmesso tra generazioni. Uno dei farmaci efficaci è un farmaco che blocca l’attività della trascrittasi inversa -> infezione si esaurisce. Virus SRS-coV-2 ha RNA a polarità positiva -> vengono prodotte proteine virali, MA tra queste non c’è la trascrittasi inversa quindi l’RNA virale non può essere retro trascritto -> la cellula produce le proteine virali solo per il tempo in cui il virus è presente. TRASCRIZIONE La trascrizione è il processo di sintesi dell’RNA, catalizzato dall’enzima RNA polimerasi, che avviene nella fase G1 del ciclo cellulare. La doppia elica del DNA viene svolta da una proteina chiamata elicasi, così che i filamenti vengano utilizzati come stampo e sia prodotto un RNA. La trascrizione avviene in direzione 5’->3’ grazie all’RNA polimerasi, che si attacca al filamento grazie ad un promotore, e che non ha il processo di correzione (svantaggio: può sbagliare, vantaggio: è più veloce + non ha bisogno di innesco). L’RNA nascente si stacca dal DNA stampo, mentre la doppia elica del DNA si riavvolge subito dopo il passaggio della polimerasi. La sintesi dell’RNA termina quando la polimerasi incontra una sequenza segnale detta di terminazione. Su uno stesso gene si possono attaccare varie polimerasi, in modo che in breve tempo possono essere sintetizzate numerose copie di RNA. Nei procarioti esiste una sola RNA polimerasi, mentre negli eucarioti ne esistono 3 diverse, che sintetizzano i diversi tipi di RNA. Il prodotto della sintesi dell’RNA negli eucarioti non è un RNA definitivo, ma un precursore che deve essere sottoposto a modificazioni per diventare maturo. La polimerasi non può attaccarsi autonomamente al promotore ma deve interagire con fattori proteici. La trascrizione deve avvenire in momenti ben precisi, e ciò è garantito dai sistemi di regolazione della trascrizione. REGOLAZIONE DELLA TRASCRIZIONE NEGLI EUCARIOTI Il gene è un frammento di DNA in grado di codificare una proteina MA non del tutto vero perché in verità il gene contiene una serie di informazioni che non codificano direttamente una proteina ma sono importanti per far tradurre la proteina stessa . Tra queste informazioni troviamo la regolazione. 1 Nel gene corrispondente ad una proteina si ha un pezzo di sequenza genica che non codifica una proteina ma su quel tratto si appoggiano alcuni fattori importanti per la regolazione della trascrizione. Trascrizione e maturazione degli RNA messaggeri Il gene degli eucarioti è discontinuo: regioni codificanti (esoni) sono alternate a regioni non codificanti (introni); la RNA polimerasi II trascrive tutto, perciò poi il prodotto dovrà essere modificato. L’inizio della trascrizione richiede innanzitutto modificazioni della cromatina, in modo da rendere accessibile il promotore alla polimerasi. Queste modificazioni consistono nell’allentamento del legame tra DNA e core istonico dei nucleosomi. Una volta che il promotore è accessibile, al suo livello si posizionano la polimerasi e i fattori basali della trascrizione, formando il complesso di inizio. Si passa quindi alla fase di allungamento, nella quale la polimerasi reagisce con fattori di allungamento. A trascrizione completata, il prodotto, chiamato hnRNA deve appunto subire modificazioni: 1. Le due estremità 5’ e 3’ vengono modificate (capping e poliadenilazione): si applica rispettivamente un cappuccio costituito di GTP metilato all’estremità 5’ (5’ cap), che serve a proteggere l’RNA dalla degradazione, e una sequenza poli A (formata da molti nucleotidi adeninici) all’estremità 3’, che favorisce il trasporto dell’mRNA nel citoplasma. 2. Gli introni vengono eliminati e gli esoni vengono riuniti (splicing). Questo processo dipende da particelle chiamate spliceosomi, che riconosco le due estremità degli introni, li rimuovono, e saldano fra loro gli esoni. Splicing alternativi dell’RNA: consentono la produzione di mRNA diversi e, quindi, di proteine diverse, a partire da un unico gene, grazie alla rimozione non solo degli introni ma anche di alcuni esoni. 3. L'mRNA maturo viene trasferito al citoplasma dopo lo splicing, dove poi avverrà il processo di traduzione. I geni sono definiti come unità funzionali del DNA che codificano per la sequenza amminoacidica di uno o più 1 polipeptidi o, alternativamente, per uno o più tipi di RNA.