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1 Regolazione dellespressione genica Ogni processo che porta dal DNA alla proteina funzionale è soggetto a regolazione. Il primo processo relativo alla.

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Presentazione sul tema: "1 Regolazione dellespressione genica Ogni processo che porta dal DNA alla proteina funzionale è soggetto a regolazione. Il primo processo relativo alla."— Transcript della presentazione:

1 1 Regolazione dellespressione genica Ogni processo che porta dal DNA alla proteina funzionale è soggetto a regolazione. Il primo processo relativo alla trascrizione è il più importante punto di regolazione (principio della massima economia cellulare). Una situazione analoga è presente nella regolazione delle principali vie metaboliche

2 2 Geni costitutivi & inducibili Geni costitutivi Sono costantemente espressi durante tutto il ciclo vitale della cellula indipendentemente dal suo stato metabolico. In genere riguardano geni che codificano per proteine di membrana ed enzimi coinvolti nelle vie metaboliche di base Geni inducibili o reprimibili segnali molecolari Aumentano o diminuiscono in risposta a segnali molecolari * legati a cambiamenti ambientali e/o condizioni cellulari * I segnali molecolari sono almeno tre: Fattori di specificità : alterano la specificità della RNA polimerasi per un dato promotore Repressori: impediscono laccesso dellRNA polimerasi al promotore Attivatori : favoriscono linterazione RNA polimerasi-promotore

3 3 Promotore & Fattori di specificità promotore La regolazione della trascrizione è localizzata in una zona a monte del sito di trascrizione del DNA e prende il nome di promotore. Alcuni promotori comprendono, oltre alle sequenze di consenso, lelemento UP ( upstream promoter ) Promotore fattore di specificità Un esempio di regolazione dellespressione genica da fattori di specificità è la risposta allo shock da calore in E.coli. Quando l E.coli è sottoposto a stress termico e/o ambientale, un fattore di specificità presente sulla subunità dellRNA polimerasi, interagisce con un promotore specifico inducendo la sintesi di un gruppo di proteine che permettono ladattamento allo stress

4 4 Repressori & attivatori operatori Vicino al promotore o al suo interno sono presenti siti di controllo denominati operatori repressoriattivatori dove si legano specifiche proteine che impediscono laccesso della RNA polimerasi ( repressori ) o la favoriscono ( attivatori )

5 effettori Linterazione degli operatori con il DNA è regolata da effettori, in genere piccole molecole, che interagendo con loperatore ne provocano una variazione conformazionale con conseguente aumento o diminuzione della trascrizione genica 5 I geni regolatori nei procarioti

6 6 Gli operoni I procarioti possiedono gruppi di geni strettamente correlati e regolati operone che prendono il nome di operone

7 7 Regolazione delloperone del lattosio (1) -Galattosidasi PermeasiTransacetilasi Il lac operon è stato il primo esempio di regolazione genica a livello trascrizionale chiarito a livello molecolare (Nobel 1961 a Jacob e Monod) Il repressore lac si lega alloperatore principale (O 1 ) e ai siti pseudo-operatori (O 2 e O 3 ), formando nel DNA un cappio che si avvolge intorno alla molecola del repressore impedendo allRNA polimerasi di trascrivere Regolazionenegativa

8 8 Regolazione delloperone del lattosio (2) La repressione viene rimossa con un meccanismo analogo al caso (a) visto nei sistemi di regolazione generale

9 9 Regolazione delloperone del lattosio (3) Lattivazione avviene con un meccanismo analogo al caso (d) dei sistemi di regolazione generale. Quando la concentrazione del glucosio è bassa, la concentrazione di cAMP è alta, si forma un complesso CRP-cAMP che interagendo con l RNA polimerasi incrementa di 50 volte la trascrizione Regolazione positiva Proteina Recettore dellcAMP CRP CAP (CRP o CAP) cAMP AMP ciclico (cAMP) Molecola della fameMolecola della fame segnala lassenza di glucosio

10 10 Regolazione delloperone del lattosio (4) Effetti combinati del glucosio e del lattosio sullespressione delloperone lac CRP e cAMP sono coinvolti nella regolazione coordinata di più operoni detti reguloni. reguloni. Una situazione analoga più complessa la troviamo negli eucarioti

11 11 Regolazione dellespressione genica negli eucarioti (1) rimodellamento della cromatina La trascrizione è accompagnata da un rimodellamento della cromatina Siti ipersensibili alle nucleasi con scarsità di nucleosomi (pochi istoni e spesso modificati) regolazione positiva Prevalgono meccanismi di regolazione positiva ( la regolazione negativa è sostituita dallinaccessibilità della cromatina) Ogni gene richiede una specifica regolazione Per aumentare la specificità più attivatori proteici interagiscono tra loro diminuendo così la probabilità di attivazioni casuali I contatti proteina-proteina tra attivatori lontani spesso avvengono grazie alla formazione di anse di DNA

12 Gli ormoni non stereoidei Si legano ai recettori della superficie cellulare, innescando un meccanismo di segnalazione che stimolano la trascrizione 12 Regolazione dellespressione genica negli eucarioti (2) Regolazione ormonale Ormoni stereoidei Interagiscono direttamente con le proteine regolatrici che si legano al DNA (recettori intracellulari) con effetti positivi o negativi sulla trascrizione dei geni bersaglio dellormone


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